© Copyright by Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2014

Wszystkie prawa zastrzeżone.

Przedruk i reprodukcja w jakiejkolwiek postaci całości bądź części książki bez pisemnej zgody wydawcy są zabronione.

Autorzy i Wydawnictwo dołożyli wszelkich starań, aby wybór i dawkowanie leków w tym opracowaniu były zgodne z aktualnymi wskazaniami i praktyką kliniczną. Mimo to, ze względu na stan wiedzy, zmiany regulacji prawnych i nieprzerwany napływ nowych wyników badań dotyczących podstawowych i niepożądanych działań leków, Czytelnik musi brać pod uwagę informacje zawarte w ulotce dołączonej do każdego opakowania, aby nie przeoczyć ewentualnych zmian we wskazaniach i dawkowaniu. Dotyczy to także specjalnych ostrzeżeń i środków ostrożności. Należy o tym pamiętać, zwłaszcza w przypadku nowych lub rzadko stosowanych substancji.

Wydawca: Anna Plewa

Redaktor prowadzący: Barbara Nowak-Pacholczak

Redaktor merytoryczny: Wojciech Szczepański

Producent: Magdalena Preder

Projekt okładki i stron tytułowych: Lidia Michalak-Mirońska

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2014 r., (wyd. I)

Warszawa 2016

ISBN 978-83-200-5088-2

Wydawnictwo Lekarskie PZWL

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 695-43-21; infolinia: 801-142-080

www.pzwl.pl

Księgarnia wysyłkowa:

tel. 22 695-44-80

e-mail: wysylkowa@pzwl.pl

Konwersja EPUB/MOBI: Inkpad.pl

Wykaz autorów

Mgr n. biol. Anna Bielecka-Oder

Pracownia Epidemiologii, Wojskowy Instytut Higieny i Epidemiologii w Warszawie

Prof. dr hab. n. wet. Marian Binek

Zakład Mikrobiologii, Katedra Nauk Przedklinicznych, Wydział Medycyny Weterynaryjnej, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Dr hab. n. med. Małgorzata Bulanda, prof. nadzw. UJ

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Dr n. biol. Agnieszka Chmielarczyk

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Dr n. med. Artur Drzewiecki

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Dr hab. n. med. Tomasz Dzieciątkowski

Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej, Warszawski Uniwersytet Medyczny

Prof. dr hab. n. med. Danuta Dzierżanowska-Madalińska

Zakład Mikrobiologii i Immunologii Klinicznej, Instytut „Pomnik – Centrum Zdrowia Dziecka” w Warszawie

Dr n. med. Małgorzata Fleischer

Katedra i Zakład Mikrobiologii, Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu

Prof. dr hab. n. med. Stefania Giedrys-Kalemba

Katedra i Zakład Mikrobiologii i Immunologii, Pomorski Uniwersytet Medyczny w Szczecinie

Prof. dr hab. n. med. Eugenia Gospodarek

Katedra i Zakład Mikrobiologii, Collegium Medicum w Bydgoszczy, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Prof. dr hab. med. Piotr B. Heczko

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Prof. dr hab. n. med. Elżbieta Katarzyna Jagusztyn-Krynicka

Zakład Genetyki Bakterii, Instytut Mikrobiologii, Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski

Dr n. med. Piotr Kochan

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Dr n. med. Janusz Kocik

Wojskowy Instytut Higieny i Epidemiologii w Warszawie

Dr hab. n. biol. Magdalena Kosz-Vnenchak, prof. nadzw. UJ

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Dr n. med. Paweł Krzyściak

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Dr n. med. Paweł Łaniewski

Zakład Genetyki Bakterii, Instytut Mikrobiologii, Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski

Prof. dr hab. n. med. Anna B. Macura

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Prof. dr hab. n. med. Gayane Martirosian

Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach

Dr n. biol. Marcin Niemcewicz

Ośrodek Diagnostyki i Zwalczania Zagrożeń Biologicznych w Puławach, Wojskowy Instytut Higieny i Epidemiologii w Warszawie

Dr hab. n. med. Małgorzata Paul

Katedra i Klinika Chorób Tropikalnych i Pasożytniczych, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu

Prof. dr hab. n. med. Zbigniew Pawłowski,

emerytowany kierownik Katedry i Kliniki Chorób Tropikalnych i Pasożytniczych, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu

Dr n. biol. Agata Pietrzyk

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Prof. dr hab. n. med. Anna Przondo-Mordarska

Katedra i Zakład Mikrobiologii, Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu

Dr n. med. Maciej Przybylski

Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej, Warszawski Uniwersytet Medyczny

Prof. dr hab. n. biol. Barbara Różalska

Katedra Immunologii i Biologii Infekcyjnej, Uniwersytet Łódzki

Dr hab. n. biol. Beata Sadowska, prof. nadzw. UŁ

Katedra Immunologii i Biologii Infekcyjnej, Uniwersytet Łódzki

Dr n. med. Magdalena Skóra

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Prof. dr hab. n. med. Jerzy Stefaniak

Katedra i Klinika Chorób Tropikalnych i Pasożytniczych, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu

Dr hab. n. med. Magdalena Strus

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Prof. dr hab. med. Hanna Stypułkowska-Misiurewicz

Zakład Bakteriologii, Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego – Państwowy Zakład Higieny w Warszawie

Dr n. biol. Sława Szostek

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Prof. dr hab. n. med. Janusz Ślusarczyk

Katedra Zdrowia Publicznego, Warszawski Uniwersytet Medyczny

Dr hab. n. med. Jadwiga Wójkowska-Mach

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Dr hab. n. med. Marta Wróblewska

Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej, Warszawski Uniwersytet Medyczny

Dr hab. n. med. Barbara Zawilińska

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum w Krakowie

Prof. dr hab. n. med. Andrzej Zieliński

Zakład Epidemiologii, Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego – Państwowy Zakład Higieny w Warszawie

Prof. dr hab. n. biol. Zofia Zwolska

Zakład Mikrobiologii, Krajowe Referencyjne Laboratorium Prątka, Instytut Gruźlicy i Chorób Płuc w Warszawie

Przedmowa

Polscy studenci medycyny i kierunków pokrewnych otrzymują pierwszy zbiorowy podręcznik mikrobiologii napisany przez duży zespół naukowców i dydaktyków reprezentujących większość polskich uczelni i instytutów medycznych. W imieniu redaktorów chciałbym im bardzo serdecznie podziękować za owocną, chociaż na pewno niełatwą pracę. Jestem pewien, że Czytelnik doceni fakt, iż wiadomości zawarte w każdym z rozdziałów zostały zebrane i opracowane przez wybitnego specjalistę z danej dziedziny mikrobiologii. Niezwykle trudno, pracując w dużym zespole, stworzyć podręcznik odbierany przez studentów jako taki, który łatwo i przyjemnie podaje niezbędne wiadomości potrzebne do zdania egzaminu. Natomiast wydaje się nam, że udało się stworzyć podręcznik zawierający dużo ważnych i aktualnych wiadomości przeznaczonych nie tylko dla studentów niższych lat studiów, ale także dla studentów i lekarzy poszukujących wiadomości z mikrobiologii klinicznej i epidemiologii szpitalnej w trakcie studiowania medycyny klinicznej zarówno przed dyplomem, jak i po jego uzyskaniu.

Podręcznik zawiera przede wszystkim tradycyjne rozdziały poświęcone wszystkim działom mikrobiologii lekarskiej, ale został też poszerzony – wzorem współczesnych podręczników anglosaskich – o rozdziały odnoszące się do mikrobiologii klinicznej w postaci opisów form zakażeń w poszczególnych układach organizmu i ich leczenia oraz do epidemiologii szpitalnej z kontrolą zakażeń. Tak szerokie zadanie było na pewno trudne do wykonania i dlatego specjalne podziękowania należą się zespołowi redaktorów wydawcy tego podręcznika, którzy w sprawny, ale taktowny sposób pokonali wiele rozbieżności powstających zawsze przy pisaniu i redagowaniu dzieła zbiorowego.

Mam nadzieję, że odbiorcy podręcznika dobrze go przyjmą i ocenią go jako przydatny zarówno do uczenia się mikrobiologii lekarskiej i klinicznej, jak i do odnajdywania istotnych informacji o zakażeniach w trakcie szkolenia podyplomowego i w codziennej praktyce.

Prof. dr hab. med. Piotr B. Heczko

Spis treści

1. Historia mikrobiologii – Marian Binek

1.1. Mikrobiologia XIX i początku XX w. zdominowana przez mikrobiologię medyczną

1.2. Dyscypliny towarzyszące mikrobiologii medycznej

1.2.1. Wakcynologia

1.2.2. Higiena i antyseptyka

1.2.3. Chemioterapia

2. Wprowadzenie do epidemiologii chorób zakaźnych – Andrzej Zieliński

2.1. Proces zakaźny

2.2. Szerzenie się chorób zakaźnych w populacji

2.3. Epidemiologia opisowa i analityczna

2.4. Badania przyczynowości w epidemiologii

2.5. Nadzór epidemiologiczny

3. Dezynfekcja, sterylizacja i antyseptyka – Małgorzata Fleischer

3.1. Dezynfekcja

3.1.1. Zasady dezynfekcji

3.1.2. Mechanizm działania środków dezynfekcyjnych

3.1.3. Metody dezynfekcji

3.2. Sterylizacja

3.2.1. Zasady prawidłowej sterylizacji

3.2.2. Metody sterylizacji

3.2.3. Kontrola procesu sterylizacji

3.3. Dekontaminacja przy podejrzeniu skażenia prionami

3.4. Antyseptyka

4. Immunoprofilaktyka zakażeń czynna i bierna – Janusz Ślusarczyk

4.1. Uodpornienie człowieka i jego rodzaje

4.2. Mechanizmy odporności nieswoistej

4.3. Mechanizmy odporności swoistej

4.4. Odporność poszczepienna

4.4.1. Definicje szczepionki i szczepienia

4.4.2. Cele programów szczepień ochronnych

4.4.3. Charakterystyka szczepionek

4.4.4. Immunogenność szczepionek

4.4.5. Zastosowanie syntetycznych peptydów i DNA jako immunogenów szczepionkowych

4.5. Szczepionki przeciwwirusowe

4.5.1. Rodzaje i swoistość szczepionek przeciwwirusowych

4.5.2. Perspektywy zwalczania zakażeń wirusowych

4.6. Immunoprofilaktyka bierna zakażeń

4.6.1. Immunoglobuliny ludzkie

4.6.2. Humanizowane przeciwciała monoklonalne

4.6.3. Antytoksyny zwierzęce

4.7. Szczepienia u osób podróżujących

4.7.1. Zasady zapobiegania chorobom zakaźnym podczas podróży

4.7.2. Sytuacja epidemiologiczna w miejscu docelowym podróży

4.7.3. Szczepienia ochronne zalecane podróżnym

5. Bakteriologia ogólna z patogenezą zakażeń bakteryjnych

5.1. Klasyfikacja bakterii – Artur Drzewiecki

5.2. Budowa i fizjologia bakterii – Artur Drzewiecki

5.2.1. Budowa komórki bakterii

5.2.2. Metabolizm bakterii

5.2.3. Wzrost bakterii

5.2.4. Biofilm

5.3. Genetyka bakterii – mechanizmy warunkujące zmienność genomów i proteomów bakteryjnych – Elżbieta Katarzyna Jagusztyn-Krynicka, Paweł Łaniewski

5.3.1. Genomy bakteryjne

5.3.2. Plastyczność genomów bakteryjnych

5.3.3. Zmienność proteomów bakteryjnych w odpowiedzi na czynniki środowiska

5.3.4. Fenotypowa różnorodność populacji bakteryjnych

5.4. Patogeneza zakażeń bakteryjnych – Barbara Różalska, Beata Sadowska

5.4.1. Podstawowe mechanizmy patogenności bakterii

5.4.2. Unikanie działania mechanizmów obronnych gospodarza

5.5. Flora fizjologiczna i jej rola w obronie przed zakażeniami – Piotr B. Heczko

5.5.1. Nabywanie mikrobiomu

5.5.2. Skład mikrobiomu człowieka

5.5.3. Wpływ mikrobiomu na odporność

5.5.4. Choroby związane z zaburzeniami mikrobiomu

6. Bakteriologia szczegółowa

6.1. Ziarenkowce Gram-dodatnie – Małgorzata Bulanda

6.1.1. Rodzaj Staphylococcus

6.1.2. Rodzaj Micrococcus

6.1.3. Rodzaj Streptococcus

6.1.4. Rodzaj Enterococcus

6.2. Ziarenkowce Gram-ujemne – Artur Drzewiecki

6.2.1. Rodzaj Neisseria

6.2.2. Rodzaj Moraxella

6.2.3. Bakterie z grupy HACEK

6.3. Laseczki Gram-dodatnie niewytwarzające spor – Gayane Martirosian

6.3.1. Rodzaj Corynebacterium

6.3.2. Rodzaj Listeria

6.3.3. Rodzaj Erysipelothrix

6.4. Laseczki Gram-dodatnie wytwarzające spory – Gayane Martirosian

6.4.1. Rodzaj Bacillus

6.4.2. Rodzaj Clostridium

6.5. Pałeczki Gram-ujemne: Enterobacteriaceae, Vibrionaceae, Aeromonadaceae – Hanna Stypułkowska-Misiurewicz

6.5.1. Rodzaj Escherichia

6.5.2. Rodzaj Salmonella

6.5.3. Rodzaj Shigella

6.5.4. Rodzaj Yersinia

6.5.5. Rodzaj Plesiomonas

6.5.6. Inne rodzaje należące do Enterobacteriaceae

6.5.7. Rodzaj Vibrio

6.5.8. Rodzaj Aeromonas

6.6. Pałeczki Gram-ujemne niefermentujące glukozy – Pseudomonas, Acinetobacter, Stenotrophomonas, Burkholderia – Eugenia Gospodarek

6.6.1. Rodzaj Pseudomonas

6.6.2. Rodzaj Acinetobacter

6.6.3. Rodzaj Stenotrophomonas

6.6.4. Rodzaj Burkholderia

6.7. Pozostałe pałeczki Gram-ujemne: Bordetella, Haemophilus, Pasteurella, Francisella, Bartonella, Brucella, Campylobacter, Helicobacter, Legionella – Hanna Stypułkowska-Misiurewicz

6.7.1. Rodzaj Bordetella

6.7.2. Rodzaj Haemophilus

6.7.3. Rodzaj Pasteurella

6.7.4. Rodzaj Francisella

6.7.5. Rodzaj Bartonella

6.7.6. Rodzaj Brucella

6.7.7. Rodzaj Campylobacter

6.7.8. Rodzaj Helicobacter

6.7.9. Rodzaj Legionella

6.8. Bakterie beztlenowe niewytwarzające spor – Gayane Martirosian

6.8.1. Rodzaj Bacteroides

6.8.2. Rodzaj Prevotella

6.8.3. Rodzaj Porphyromonas

6.8.4. Rodzaj Fusobacterium

6.8.5. Rodzaj Veillonella

6.8.6. Rodzaje Peptococcus i Peptostreptococcus

6.8.7. Rodzaj Propionibacterium

6.8.8. Rodzaj Lactobacillus

6.8.9. Rodzaj Eubacterium

6.8.10. Rodzaj Bifidobacterium

6.8.11. Rodzaj Gardnerella

6.8.12. Rodzaj Mobiluncus

6.9. Prątki Mycobacterium – Zofia Zwolska

6.10. Krętki – Marian Binek

6.10.1. Rodzaj Borrelia

6.10.2. Rodzaj Treponema

6.10.3. Rodzaj Leptospira

6.10.4. Rodzaj Brachyspira

6.11. Promieniowce i pokrewne bakterie – Marian Binek

6.11.1. Rodzaj Actinomyces

6.11.2. Rodzaj Nocardia

6.11.3. Rodzaj Rhodococcus

6.11.4. Inne pokrewne bakterie

6.12. Chlamydie – Barbara Zawilińska

6.12.1. Rodzaj Chlamydia

6.12.2. Rodzaj Chlamydophila

6.13. Mykoplazmy – Barbara Zawilińska

6.14. Inne bakterie – Rickettsiaceae, Anaplasmataceae i Coxiellaceae – Barbara Zawilińska

7. Wirusologia ogólna – Marta Wróblewska

7.1. Struktura i klasyfikacja wirusów

7.1.1. Struktura wirusów

7.1.2. Klasyfikacja wirusów

7.2. Cykl replikacyjny wirusów

7.2.1. Przyleganie wirusa do komórki (adsorpcja)

7.2.2. Wnikanie wirusa do komórki (penetracja)

7.2.3. Odpłaszczenie kwasu nukleinowego wirusa

7.2.4. Synteza białek wczesnych

7.2.5. Replikacja genomu i synteza białek strukturalnych wirusa (eklipsa)

7.2.6. Składanie i dojrzewanie potomnych wirionów (morfogeneza)

7.2.7. Uwolnienie potomnych wirionów z komórki

7.2.8. Cykl replikacyjny poszczególnych grup wirusów

7.3. Genetyka wirusów

7.3.1. Zmienność genetyczna wirusów

7.3.2. Oddziaływanie wirusów w zakażeniach mieszanych

7.3.3. Wirusy jako wektory

7.4. Patogeneza zakażeń wirusowych

7.4.1. Zakażenia miejscowe i uogólnione

7.4.2. Relacje wirus – komórka gospodarza

7.4.3. Relacje wirus – organizm gospodarza

7.4.4. Zakażenia latentne

7.5. Odporność gospodarza na zakażenia wirusowe

7.5.1. Mechanizmy immunologiczne w zakażeniach wirusowych

7.5.2. Czynniki warunkujące odporność gospodarza na zakażenia wirusowe

7.5.3. Rola układu odpornościowego w patogenezie zakażeń wirusowych

7.5.4. Mechanizmy unikania przez wirusy odpowiedzi immunologicznej gospodarza

7.6. Wirusy a onkogeneza

7.6.1. Patogeneza nowotworów o etiologii wirusowej

7.6.2. Onkogenne wirusy RNA

7.6.3. Onkogenne wirusy DNA

7.7. Epidemiologia zakażeń wirusowych

7.7.1. Definicje i wskaźniki epidemiologiczne

7.7.2. Czynniki wpływające na epidemiologię chorób wirusowych

7.7.3. Drogi szerzenia się zakażeń wirusowych

7.7.4. Zakażenia wirusowe u podróżnych

7.7.5. Nowe i nawracające zakażenia wirusowe

7.8. Zapobieganie zakażeniom wirusowym

7.8.1. Zasady kontroli zakażeń wirusowych

7.8.2. Szczepionki

7.8.3. Surowice odpornościowe

8. Wirusologia szczegółowa

8.1. Herpeswirusy – Magdalena Kosz-Vnenchak, Sława Szostek

8.1.1. Wirusy opryszczki zwykłej

8.1.2. Wirus ospy wietrznej i półpaśca

8.1.3. Wirus cytomegalii

8.1.4. Wirus Epsteina-Barr

8.1.5. Ludzki herpeswirus 6

8.1.6. Ludzki herpeswirus 7

8.1.7. Ludzki herpeswirus 8

8.2. Adenowirusy – Tomasz Dzieciątkowski

8.2.1. Postacie kliniczne zakażeń adenowirusami

8.2.2. Diagnostyka laboratoryjna zakażeń adenowirusowych

8.2.3. Leczenie i profilaktyka chorób o etiologii adenowirusowej

8.3. Pokswirusy – Maciej Przybylski

8.3.1. Wirus ospy prawdziwej

8.3.2. Wirus mięczaka zakaźnego

8.4. Parwowirusy – Tomasz Dzieciątkowski

8.4.1. Postacie kliniczne zakażeń parwowirusem B19

8.4.2. Diagnostyka laboratoryjna zakażeń parwowirusem B19

8.4.3. Leczenie i profilaktyka zakażeń parwowirusowych

8.5. Poliomawirusy – Tomasz Dzieciątkowski

8.5.1. Postacie kliniczne zakażeń poliomawirusami

8.5.2. Diagnostyka laboratoryjna zakażeń poliomawirusami

8.5.3. Leczenie i profilaktyka chorób spowodowanych przez poliomawirusy

8.6. Papillomawirusy – Tomasz Dzieciątkowski

8.6.1. Choroby o etiologii HPV

8.6.2. Diagnostyka laboratoryjna zakażeń HPV

8.6.3. Leczenie i profilaktyka zakażeń HPV

8.7. Ortomyksowirusy – Maciej Przybylski

8.7.1. Epidemiologia grypy

8.7.2. Patogeneza i obraz kliniczny grypy

8.7.3. Diagnostyka laboratoryjna grypy

8.7.4. Leczenie i profilaktyka grypy

8.8. Pikornawirusy – Maciej Przybylski

8.8.1. Enterowirusy niepoliomielityczne z gatunków A–D

8.8.2. Poliowirusy

8.8.3. Rinowirusy

8.8.4. Parechowirusy

8.9. Paramyksowirusy – Maciej Przybylski

8.9.1. Wirus odry

8.9.2. Wirus świnki

8.9.3. Syncytialny wirus oddechowy (wirus RS)

8.9.4. Wirusy paragrypy

8.9.5. Ludzki metapneumowirus

8.10. Koronawirusy – Marta Wróblewska

8.10.1. Ludzkie koronawirusy

8.10.2. Koronawirus ciężkiego ostrego zespołu oddechowego (SARS-CoV)

8.10.3. Koronawirus MERS

8.10.4. Ludzki torowirus

8.11. Astrowirusy – Marta Wróblewska

8.11.1. Epidemiologia zakażeń astrowirusami

8.11.2. Patogeneza i obraz kliniczny zakażeń astrowirusami

8.11.3. Diagnostyka laboratoryjna zakażeń astrowirusami

8.11.4. Leczenie i profilaktyka zakażeń astrowirusami

8.12. Kaliciwirusy – Marta Wróblewska

8.12.1. Norowirusy

8.12.2. Sapowirusy

8.12.3. Diagnostyka laboratoryjna zakażeń kaliciwirusami

8.12.4. Leczenie i profilaktyka zakażeń kaliciwirusami

8.13. Reowirusy – Marta Wróblewska

8.13.1. Rodzaj Rotavirus

8.13.2. Rodzaj Coltivirus

8.13.3. Rodzaje Orbivirus, Seadornavirus i Orthoreovirus

8.14. Togawirusy – Marta Wróblewska

8.14.1. Wirus różyczki

8.14.2. Wirusy końskiego zapalenia mózgu

8.14.3. Kompleks serologiczny wirusa gorączki lasu Semliki

8.14.4. Wirus Sindbis

8.15. Flawiwirusy – Marta Wróblewska

8.15.1. Wirus żółtej gorączki

8.15.2. Wirus dengi

8.15.3. Kompleks serologiczny wirusa japońskiego zapalenia mózgu

8.15.4. Kompleks serologiczny wirusa kleszczowego zapalenia mózgu

8.15.5. Inne flawiwirusy

8.16. Filowirusy – Marta Wróblewska

8.16.1. Rodzaje Ebolavirus i Marburgvirus

8.16.2. Rodzaj Cuevavirus

8.17. Rabdowirusy – Marta Wróblewska

8.17.1. Wścieklizna

8.17.2. Wirus pęcherzykowego zapalenia jamy ustnej

8.18. Buniawirusy – Marta Wróblewska

8.18.1. Rodzaj Nairovirus

8.18.2. Rodzaj Phlebovirus

8.18.3. Rodzaj Hantavirus

8.18.4. Rodzaj Orthobunyavirus

8.19. Arenawirusy – Marta Wróblewska

8.19.1. Wirus Lassa

8.19.2. Wirus limfocytarnego zapalenia splotu naczyniówkowego i opon mózgowych

8.19.3. Wirusy południowoamerykańskich gorączek krwotocznych

8.19.4. Inne arenawirusy patogenne dla ludzi

8.20. Retrowirusy – Marta Wróblewska

8.20.1. Rodzaj Deltaretrovirus

8.20.2. Rodzaj Lentivirus

8.20.3. Inne retrowirusy

8.21. Wirusowe zapalenia wątroby – Marta Wróblewska

8.21.1. Wirus zapalenia wątroby typu A

8.21.2. Wirus zapalenia wątroby typu B

8.21.3. Wirus zapalenia wątroby typu C

8.21.5. Wirus zapalenia wątroby typu E

8.21.6. Wirus zapalenia wątroby typu G

8.21.7. Inne wirusy zapalenia wątroby

8.22. Priony – Marta Wróblewska

8.22.1. Epidemiologia chorób prionowych

8.22.2. Replikacja prionów i patogeneza zakażeń

8.22.3. Postacie kliniczne chorób prionowych

8.22.4. Diagnostyka chorób prionowych

8.22.5. Leczenie i profilaktyka chorób prionowych

9. Mykologia ogólna z patogenezą zakażeń grzybiczych – Anna B. Macura

9.1. Morfologia, metabolizm i rozmnażanie się grzybów

9.2. Klasyfikacja grzybów

9.3. Patogeneza zakażeń grzybiczych

9.3.1. Patogeneza zakażeń wywołanych przez grzyby drożdżopodobne

9.3.2. Patogeneza zakażeń wywołanych przez pleśnie

9.3.3. Patogeneza zakażeń wywołanych przez dermatofity

9.4. Epidemiologia i profilaktyka zakażeń grzybiczych

9.5. Mykotoksyny i mykotoksykozy

9.6. Grzyby jako alergeny

10. Mykologia szczegółowa

10.1. Grzyby drożdżopodobne (drożdże) – Anna B. Macura, Paweł Krzyściak

10.1.1. Workowce

10.1.2. Podstawczaki

10.1.3. Pneumocystis jirovecii

10.1.4. Profilaktyka zakażeń grzybami drożdżopodobnymi

10.2. Grzyby strzępkowe – Anna B. Macura, Magdalena Skóra

10.2.1. Sprzężniaki (Zygomycota)

10.2.2. Pleśnie z podtypu Pezizomycotina (typ Ascomycota)

10.2.3. Profilaktyka zakażeń grzybami strzępkowymi

10.3. Dermatofity – Anna B. Macura, Paweł Krzyściak

10.3.1. Trichophyton

10.3.2. Epidermophyton

10.3.3. Microsporum

10.3.4. Profilaktyka zakażeń dermatofitami

10.4. Grzyby dimorficzne – Anna B. Macura

10.4.1. Histoplasma capsulatum

10.4.2. Blastomyces dermatitidis

10.4.3. Coccidioides immitis

10.4.4. Paracoccidioides brasiliensis

10.4.5. Sporothrix schenckii

11. Parazytologia ogólna – Zbigniew Pawłowski

11.1. Podstawowe zagadnienia z zakresu parazytologii

11.1.1. Różnorodność w parazytologii

11.1.2. Proces inwazji

11.2. Mianownictwo i klasyfikacja systematyczna pasożytów człowieka

11.2.1. Mianownictwo

11.2.2. Klasyfikacja systematyczna pasożytów

11.3. Patogeneza i objawy chorób pasożytniczych

11.3.1. Wzajemne relacje pasożytów i człowieka jako ich żywiciela

11.3.2. Bezpośrednie mechanizmy patogenetyczne

11.3.3. Immunologiczne mechanizmy patogenetyczne

11.3.4. Reakcje nadwrażliwości na obecność pasożytów

11.3.5. Powikłania w chorobach pasożytniczych

11.4. Epidemiologia i profilaktyka inwazji pasożytniczych

11.4.1. Odrębność epidemiologii inwazji pasożytniczych

11.4.2. Proces epidemiologiczny

11.4.3. Dochodzenie epidemiologiczne i zapobieganie parazytozom

12. Parazytologia szczegółowa

12.1. Pierwotniaki

12.1.1. Giardia intestinalis – Agata Pietrzyk

12.1.2. Trichomonas vaginalis – Agata Pietrzyk

12.1.3. Leishmania spp. – Agata Pietrzyk

12.1.4. Trypanosoma spp. – Agata Pietrzyk

12.1.5. Entamoeba histolytica i pełzaki niechorobotwórcze – Małgorzata Paul

12.1.6. Inne pełzaki przewodu pokarmowego – Małgorzata Paul

12.1.7. Pełzaki wolno żyjące – Małgorzata Paul

12.1.8. Toxoplasma gondii – Małgorzata Paul

12.1.9. Cryptosporidium spp. – Małgorzata Paul

12.1.10. Kokcydia chorobotwórcze dla człowieka – Małgorzata Paul

12.1.11. Plasmodium spp. – Małgorzata Paul

12.1.12. Babesia spp. – Małgorzata Paul

12.1.13. Balantidium coli – Małgorzata Paul

12.1.14. Microsporidia – Małgorzata Paul

12.2. Robaki

12.2.1. Przywry – Małgorzata Paul

12.2.2. Tasiemce – Zbigniew Pawłowski

12.2.3. Nicienie przewodu pokarmowego – Agata Pietrzyk

12.2.4. Nicienie tkanek oraz krwi i limfy – Małgorzata Paul

12.2.5. Stawonogi – Zbigniew Pawłowski

13. Leki przeciwdrobnoustrojowe i antybiotykoterapia chorób zakaźnych

13.1. Zasady racjonalnej chemioterapii – Artur Drzewiecki

13.1.2. Farmakodynamika

13.1.3. Oporność bakterii i grzybów

13.1.4. Skojarzenia antybiotyków

13.1.5 Rodzaje farmakoterapii zakażeń

13.2. Leki przeciwbakteryjne – Danuta Dzierżanowska-Madalińska

13.2.1. Klasyfikacja, sposób działania i zastosowanie kliniczne

13.2.2. Mechanizmy bakteryjnej oporności na antybiotyki

13.2.3. Metody oznaczania wrażliwości na antybiotyki

13.3. Leki przeciwwirusowe – Marta Wróblewska

13.3.1. Interferony

13.3.2. Rybawiryna

13.3.3. Leki przeciw wirusom grypy

13.3.4. Leki przeciw herpeswirusom

13.3.5. Leki przeciwretrowirusowe

13.3.6. Leki stosowane w zakażeniu HBV

13.3.7. Leki stosowane w zakażeniu HCV

13.3.8. Przeciwwirusowe surowice odpornościowe

13.4. Leki przeciwgrzybicze – Danuta Dzierżanowska-Madalińska

13.4.1. Podział leków przeciwgrzybiczych

13.4.2. Metody oznaczania wrażliwości grzybów na antymykotyki

13.5. Leki przeciw inwazjom pasożytniczym – Jerzy Stefaniak

13.5.1. Zasady leczenia chorób wywoływanych przez pasożyty

13.5.2. Leki przeciw zarażeniom pierwotniakami

13.5.3. Leki przeciw robaczycom

13.5.4. Leki przeciw pasożytom zewnętrznym

14. Zakażenia szpitalne

14.1. Podstawowe pojęcia i definicje – Jadwiga Wójkowska-Mach

14.2. Czynniki ryzyka występowania zakażeń szpitalnych – Małgorzata Bulanda

14.3. Epidemiologia zakażeń szpitalnych – Jadwiga Wójkowska-Mach

14.4. Kontrola zakażeń – Jadwiga Wójkowska-Mach

14.5. Czynniki etiologiczne zakażeń szpitalnych – Małgorzata Bulanda

14.5.1. Wirusy jako czynniki etiologiczne zakażeń szpitalnych

14.5.2. Bakterie jako czynniki etiologiczne zakażeń szpitalnych

14.5.3. Grzyby jako patogeny w zakażeniach szpitalnych

14.6. Postacie kliniczne zakażeń szpitalnych

14.6.1. Podział zakażeń szpitalnych – Jadwiga Wójkowska-Mach

14.6.2. Zakażenie miejsca operowanego – Małgorzata Bulanda

14.7. Higiena szpitalna – Małgorzata Fleischer

14.7.1. Higiena rąk

14.7.2. Środki ochrony osobistej

14.7.3. Utrzymanie czystości pomieszczeń szpitalnych

14.8. Typowanie molekularne – Agnieszka Chmielarczyk

14.8.1. Analiza restrykcyjna chromosomalnego DNA połączona z elektroforezą pulsową

14.8.2. Metody oparte na technice PCR (wykorzystujące amplifikację DNA)

14.8.3. Analiza sekwencji metodą MLST

15. Bioterroryzm – Janusz Kocik, Marcin Niemcewicz, Anna Bielecka-Oder

15.1. Historia broni biologicznej

15.2. Podział czynników broni biologicznej

16. Diagnostyka mikrobiologiczna

16.1. Diagnostyka zakażeń bakteryjnych – Małgorzata Bulanda

16.1.1. Pobieranie i przesyłanie materiałów do badań bakteriologicznych

16.1.2. Klasyczne metody diagnostyczne

16.1.3. Etap polaboratoryjny

16.2. Diagnostyka zakażeń wirusowych – Maciej Przybylski, Tomasz Dzieciątkowski

16.2.1. Badania wirusologiczne

16.2.2. Diagnostyka serologiczna – wykrywanie przeciwciał

16.3. Diagnostyka zakażeń grzybiczych – Anna B. Macura, Magdalena Skóra

16.3.1. Pobieranie i przesyłanie materiałów do badań mykologicznych

16.3.2. Metody mikroskopowe i hodowlane

16.3.3. Metody immunologiczne

16.3.4. Metody molekularne

16.3.5. MALDI-TOF MS – laserowa desorpcja i jonizacja próbki wspomagana matrycą

16.4. Diagnostyka parazytologiczna – Małgorzata Paul

16.4.1. Pobieranie i przesyłanie materiałów do badań parazytologicznych

16.4.2. Diagnostyka pasożytów przewodu pokarmowego

16.4.3. Diagnostyka pasożytów krwi i tkanek

16.4.4. Metody biologii molekularnej w diagnostyce parazytologicznej

17. Zakażenia układowe i narządowe

17.1. Zakażenia układu oddechowego – Stefania Giedrys-Kalemba

17.1.1. Zakażenia górnych dróg oddechowych

17.1.2. Zakażenia dolnych dróg oddechowych

17.2. Zapalenie ucha – Stefania Giedrys-Kalemba

17.3. Zapalenie żołądka i jelit oraz zatrucia pokarmowe – Hanna Stypułkowska-Misiurewicz

17.4. Zakażenia narządów płciowych i układu moczowego – Magdalena Strus

17.4.1. Prawidłowa mikrobiota pochwy

17.4.2. Waginoza bakteryjna

17.4.3. Tlenowe zapalenie pochwy

17.4.4. Zakażenia układu moczowego

17.5. Choroby przenoszone drogą płciową – Piotr Kochan

17.6. Zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych i inne infekcje ośrodkowego układu nerwowego – Piotr Kochan

17.6.1. Czynniki predysponujące do infekcji OUN

17.6.2. Czynniki etiologiczne zakażeń i zarażeń OUN

17.6.3. Epidemiologia infekcji OUN

17.6.4. Zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych

17.6.5. Diagnostyka zakażeń OUN

17.6.6. Leczenie zakażeń OUN

17.6.7. Profilaktyka zakażeń OUN

17.7. Zapalenia wsierdzia – Artur Drzewiecki

17.8. Bakteryjne zakażenie skóry i tkanek miękkich – Małgorzata Bulanda

17.8.1. Zakażenia o etiologii gronkowcowej

17.8.2. Zakażenia o etiologii paciorkowcowej

17.8.3. Zakażenia powodowane przez Pseudomonas aeruginosa

17.8.4. Diagnostyka bakteryjnych zakażeń skóry i tkanek miękkich

17.8.5. Leczenie bakteryjnych zakażeń skóry i tkanek miękkich

17.9. Bakteryjne zakażenia kości i stawów – Małgorzata Bulanda

17.9.1. Zakażenia kości

17.9.2. Zakażenia stawów

17.9.3. Zakażenia narządu ruchu związane z obecnością ciał obcych

17.10. Zakażenia narządu wzroku – Małgorzata Bulanda

17.11. Bakteriemia i sepsa – Anna Przondo-Mordarska

17.11.1. Epidemiologia

17.11.2. Etiopatogeneza zakażeń krwi

17.11.3. Szczegółowy patomechanizm rozwoju sepsy

17.11.4. Obraz kliniczny zakażeń krwi

17.11.5. Diagnostyka mikrobiologiczna w sepsie

17.11.6. Leczenie antybiotykami

17.12. Inwazyjne zakażenia grzybicze – Danuta Dzierżanowska-Madalińska

17.12.1. Zakażenia grzybami drożdżopodobnymi

17.12.2. Zakażenia grzybami z rodzaju Aspergillus

17.12.3. Inne inwazyjne zakażenia grzybicze

17.12.4. Epidemiologia inwazyjnych zakażeń grzybiczych u osób z obniżoną odpornością

17.12.5. Diagnostyka i leczenie inwazyjnych zakażeń grzybiczych

17.13. Zakażenia wrodzone i okołoporodowe – Piotr B. Heczko, Magdalena Strus

17.13.1. Zakażenia wrodzone

17.13.2. Badania przesiewowe w celu wykrycia zagrożenia zakażeniami wrodzonymi

17.13.3. Zakażenia noworodków

17.14. Infekcje u chorych z obniżoną odpornością – Barbara Zawilińska

17.14.1. Pierwotne i wtórne niedobory odporności

17.14.2. Infekcje u pacjentów po przeszczepie narządów miąższowych i szpiku kostnego

Piśmiennictwo

1 Historia mikrobiologii

Marian Binek

Mikrobiologia, jako dyscyplina naukowa, powstała stosunkowo późno. Liczy sobie niespełna 150 lat. Za datę jej narodzin można przyjąć początek drugiej połowy XIX wieku [tab. 1.1], kiedy to za pomocą naukowych metod udało się rozwiązać fundamentalne dla tej dyscypliny kwestie – Louis Pasteur obalił teorię samorództwa (1861 r.), a Robert Koch udowodnił bakteryjną etiologię chorób zakaźnych. W 1884 r. Friedrich Loeffler opublikował zasady, zgodnie z którymi można wykazać etiologiczny związek pomiędzy drobnoustrojem i chorobą, znane jako postulaty Kocha. Do ojców bakteriologii należy również zaliczyć Ferdinanda Juliusa Cohna, niemieckiego botanika i bakteriologa, pracującego na uniwersytecie we Wrocławiu. W 1875 r. jako pierwszy dokonał on klasyfikacji bakterii (zakwalifikował je do rzędu Schizomycetes), uznawanych wówczas za rośliny zgodnie z zasadami ustanowionymi przez Karola Linneusza. Cohn stworzył w ten sposób formalne podstawy do uznania bakteriologii za dyscyplinę naukową.

Tabela 1.1

Ważniejsze odkrycia z początków mikrobiologii ogólnej i medycznej

Rok

Badacz(e)

Odkrycie

1798

Edward Jenner

Szczepienia przeciwko ospie prawdziwej

1867

Joseph Lister

Zasady antyseptyki w chirurgii

1876

Ferdinand Cohn

Odkrycie endospor

1882

Ilia Miecznikow

Zjawisko fagocytozy

1884

Hans Christian Gram

Barwienie metodą Grama

1889/1890

Sergei Winogradsky

Chemolitotrofizm

1889/1901

Martinus Beijerinck

Koncepcja wirusa/Podłoża wzbogacone

1908

Paul Ehrlich

Chemioterapia, czynnik chemioterapeutyczny

1911

Francis Rous

Odkrycie wirusa onkogennego

1915/1917

Frederick Twort/Félix d’Hérelle

Odkrycie wirusów bakterii (bakteriofagii)

1928

Frederick Griffith

Odkrycie transformacji u pneumokoków

1928

Aleksander Fleming

Odkrycie penicyliny

1935

Gerhard Domagk

Odkrycie sulfonamidów jako środków leczniczych

1935

Wendell Stanley

Krystalizacja wirusa mozaiki tytoniowej

Mykologia medyczna rozwijała się wolniej. Znaczącą dla niej datą było wprowadzenie w 1910 r. przez Raymonda Sabourauda przydatnego do izolacji i hodowli chorobotwórczych grzybów podłoża.

Za narodziny wirusologii uważa się odkrycie przez Dmitrija Iwanowskiego w 1892 r. przesączalnych czynników odpowiedzialnych za chorobę mozaikową tytoniu. Koncepcję wirusa, a jednocześnie doktrynę wirusologii, przedstawił Martinus Beijerinck. Wykazał on, że wirus jest związany z komórką gospodarza i wymaga żywych komórek do namnażania się.

Pojęcie prionu (od ang. proteinaceous infectious particle, białkowa cząsteczka zakaźna) wprowadził Stanley Prusiner w 1981 r. Rozszerzył tym samym listę czynników zakaźnych o cząsteczki białka, stanowiące czynniki etiologiczne m.in. choroby kuru, choroby Creutzfeldta-Jakoba (ang. Creutzfeldt-Jakob disease, CJD), encefalopatii gąbczastej bydła (ang. bovine spongiform encephalopathy, BSE) i scrapie.

Współczesna mikrobiologia to era badań molekularnych – genomiki, której przedmiotem zainteresowania jest porównawcza analiza genów różnych organizmów, oraz proteomiki, zajmującej się oceną ekspresji białek w komórkach.

1.1. Mikrobiologia XIX i początku XX w. zdominowana przez mikrobiologię medyczną

Mikroorganizmy jako submikroskopowe formy życia znane były już wcześniej, między innymi dzięki badaniom Anglika Roberta Hooke’a, który obserwował w powiększeniu komórki roślin i zobaczył również strzępki grzybów pleśniowych. Wykonany przez niego rysunek został opublikowany w Micrographia w 1655 r. Mikroskop, którego używał Hooke, nie pozwalał na dostrzeżenie bakterii. Te, jako tzw. małe zwierzęta (ang. little animalcules), zobaczył Holender Anton van Leeuwenhoek przez skonstruowany własnoręcznie mikroskop dający powiększenie od 30 do 266 razy. Swoje obserwacje w 1676 r. przesłał do Towarzystwa Królewskiego w Londynie. Jego publikacja została zamieszczona w Philosophical Transactions. Kilka lat później zaobserwował organizmy w osadzie na zębach. Doniesienie to wraz z rysunkami odpowiadającymi dzisiejszym znanym formom morfologicznym bakterii zostało opublikowane w 1684 r. Leeuwenhoekowi nauka zawdzięcza również pierwszy opis pasożytniczych pierwotniaków, znanych współcześnie jako Giardia intestinalis, które wykrył we własnym kale....

Odkrycia submikroskopowych form życia nie przełożyły się jednak na sposób myślenia ludzi i zmianę poglądów na temat udziału mikroorganizmów w wywoływaniu chorób, które, jak sądzono, biorą się z oddziaływania szkodliwych wyziewów czy morowego powietrza. Próby udowodnienia, że tak nie jest, zostały podjęte przez Francesco Rediego, który wykazał, że larwy much nie powstają w mięsie zabezpieczonym od środowiska zewnętrznego przez zamknięcie w słoju, a także później przez Lazarro Spallanzaniego, który udowodnił, że w przegotowanym bulionie zatopionym w szklanym pojemniku nie rosną mikroorganizmy. Nie zmieniło to jednak istniejących przekonań. W dalszym ciągu sądzono, że mikroorganizmy ze względu na niewielkie rozmiary muszą być niezwykle prostymi organizmami. Takie natomiast powstają spontanicznie. Opublikowanie w 1858 r. przez Félixa Poucheta pracy na temat spontanicznego powstawania protoorganizmów w odżywczym powietrzu i tlenie skłoniło Francuską Akademię Nauk do zaoferowania nagrody dla tego, kto ostatecznie wyjaśni wszystkie kontrowersje związane z samoistnym powstawaniem mikroorganizmów. Wyzwanie podjął Louis Pasteur. Wzorując się na doświadczeniu przeprowadzonym przez Theodora Schwanna (wykazał w 1837 r., że podgrzane, a następnie oziębione powietrze nie zakaża przegotowanego bulionu), przeprowadził swoje badania. Zastosował kolby do przetrzymywania bulionu z tzw. zakończeniem w formie łabędziej szyi, w których pożywka była podgrzewana do zagotowania się, a po ochłodzeniu powietrze mogło ponownie płynąć do wnętrza kolby. Wygięcie szyjki zapobiegało wnikaniu cząstek materii zanieczyszczonych drobnoustrojami. Zagotowana zawartość kolby tego typu pozostawała jałowa dopóty, dopóki wygięcie szyjki nie zetknęło się z zawartym w kolbie płynem. Pasteur udowodnił w ten sposób, że mikroorganizmy nie powstają samoistnie, nawet przy dostępie powietrza, którego brak był koronnym argumentem przeciwników Spallanzaniego, tłumaczących, że do rozwoju mikroorganizmów jest ono niezbędne. Wyniki swojej pracy opublikował w 1861 r., uznawanym za datę obalenia teorii samorództwa, i otrzymał nagrodę Akademii.

Wykrycie przez Ferdinanda Cohna (w 1877 r. opublikował pracę na temat pałeczkowatych bakterii wytwarzających formy przetrwałe) i Johna Tyndalla (w 1877 r. przedstawił przed Towarzystwem Królewskim w Londynie pracę na temat sterylizacji) ciepłoopornych form przetrwałych bakterii ostatecznie wyeliminowało argumenty zwolenników samorództwa.

Odkrycie mikroorganizmów i wykazanie przez Pasteura ich obecności w powietrzu nie było równoznaczne z powiązaniem bakterii z chorobami. W XIX w. oficjalnie obowiązywały poglądy upowszechniane przez anatomopatologów, m.in. Rudolfa Virchowa, zgodnie z którymi do powstania choroby dochodziło w wyniku zaburzenia wewnętrznej struktury i funkcji ciała. Istniała pewna świadomość co do tego, że zakażenie może być spowodowane przez cząstki organiczne, jednakże natura tego zjawiska była nieznana. Wykazanie w końcu lat 30. XIX w. przez Schwanna i Charlesa Cagniarda de Latour, że procesy fermentacji i gnicia substancji organicznej spowodowane są obecnością zorganizowanych „małych stworzeń”, nasunęło skojarzenie, że być może podobnie dzieje się w przypadku choroby, która niejednokrotnie charakteryzuje się rozkładem tkanek, a więc również może zachodzić pod wpływem żywych czynników. Idea taka nie była obca Jacobowi Henlemu, który, mimo że wywodził się ze szkoły Virchowa, widział potrzebę eksperymentalnego wyjaśnienia tych wątpliwości. W 1865 r. Pasteur na podstawie wykonanych przez siebie doświadczeń wysunął sugestię, że choroba musi brać się z powietrza.

Ostatecznych dowodów na powiązanie zakażenia z chorobą dostarczył Robert Koch. Jako lekarz powiatowy w Wolsztynie, dysponując mikroskopem, oglądał preparaty z krwi i narządów wewnętrznych owiec padłych z powodu choroby znanej współcześnie jako wąglik. Stwierdził w nich wydłużone ciałka (laseczki Bacillus anthracis) [tab. 1.2]. Znając idee Henlego, którego poznał, jako profesora, w czasie studiów medycznych na Uniwersytecie w Getyndze, podjął próbę wywołania choroby z wykorzystaniem zaobserwowanych ciałek. W prowizorycznym przydomowym laboratorium wstrzykiwał krew chorych na wąglik owiec i bydła dzikim myszom złapanym w stodole. Odkrył, że u myszy występowały podobne objawy i zmiany sekcyjne, jak u zwierząt gospodarskich. Bakterie wyizolował na pożywce z cieczy wodnistej przedniej komory oka bydła. Zaobserwował splątane nici bakterii i wytwarzanie przez nie spor. Po zakażeniu uzyskaną kulturą bakterii kolejnych myszy następnego dnia stwierdził u nich charakterystyczne symptomy wąglika i wykrył bakterie we krwi. W ten sposób Koch zamknął pewien cykl badań, zgodnie z którym wymagania postawione przez Henlego w celu zdefiniowania przyczyny choroby zakaźnej zostały spełnione. Udowodnił, że specyficzne bakterie wywołują specyficzne i charakterystyczne zakażenia.

Tabela 1.2

Ważniejsze gatunki bakterii chorobotwórczych dla człowieka i zwierząt odkryte w latach 1877–1898

Rok

Odkrywca

Bakterie

Choroba

1877

Robert Koch

Bacillus anthracis

Wąglik

1879

Albert Neisser

Neisseria gonorrhoeae

Rzeżączka

1881

Aleksander Ogston

Staphylococcus aureus

Ropne zakażenia

1882

Robert Koch

Mycobacterium tuberculosis

Gruźlica

1884

Arthur Nicolaier

Clostridium tetani

Tężec

1884

Robert Koch

Vibrio cholerae

Cholera

1884

Georg Gaffky

Salmonella Typhi

Dur brzuszny

1887

David Bruce

Brucella melitensis

Bruceloza

1888

August Gärtner

Salmonella Enteritidis

Toksykoinfekcje pokarmowe (gastroenteritis)

1892

William Welch

Clostridium perfringens

Zgorzel gazowa

1894

Alexandre Yersin

Yersinia pestis

Dżuma

1897

Emile van Ermengem

Clostridium botulinum

Botulizm

1898

Kiyoshi Shiga

Shigella dysenteriae

Dyzenteria (czerwonka)

Prace nad chorobami zakaźnymi i zakażeniami ran u żołnierzy podczas wojny prusko-francuskiej (1870–1871) przyniosły Kochowi uznanie świata naukowego i w 1880 r. stanowisko dyrektora laboratorium bakteriologicznego w Cesarskim Instytucie Zdrowia w Berlinie. Rozwijał tam metody badań bakteriologicznych i przeprowadzał doświadczenia nad plagą tamtych czasów – gruźlicą (nazywaną białą plagą), a także błonicą i durem brzusznym. Tezę o specyficznym związku między drobnoustrojem i wywoływaną przez niego chorobą potwierdził w badaniach nad gruźlicą. Koch izolował prątki na ściętej termicznie surowicy bydlęcej lub owczej i zakażał nimi świnki morskie, u których dochodziło do rozwoju gruźlicy. Wyniki pracy nad etiologią gruźlicy przedstawił 24 marca 1882 r. (stąd 24 marca jest światowym dniem gruźlicy) w Berlińskim Towarzystwie Fizjologicznym, ogłaszając jednocześnie nową koncepcję przyczyny choroby na podstawie postulatów Kocha i Henlego. Koch nie został zaproszony do przedstawienia wykładu w bardziej prestiżowym Berlińskim Towarzystwie Lekarskim, zdominowanym przez Virchowa, zwolennika teorii powstawania choroby z powodu nieprawidłowej czynności własnych komórek. Formalnie postulaty zostały opublikowane w 1884 r. przez Friedricha Loefflera, współpracownika Kocha, w odniesieniu do błonicy, z powołaniem się na zasady ustanowione przez Kocha. We współczesnej formie postulaty Kocha można przedstawić w sposób następujący:

- Mikroorganizm występuje u wszystkich chorych osobników i jest odpowiedzialny za obserwowane zmiany chorobowe i objawy kliniczne.

- Mikroorganizm nie bierze udziału w wywoływaniu innej choroby i nie stwierdza się go jako czynnika przypadkowego lub niechorobotwórczego.

- Mikroorganizm po wyizolowaniu od chorego i pasażowaniu w czystej kulturze jest zdolny do wywołania identycznej choroby u innego osobnika.

Z czasem dodano jeszcze jeden warunek, że ten sam drobnoustrój powinien móc zostać ponownie wyizolowany od doświadczalnie zakażonego osobnika, co wynika z logicznych następstw wcześniejszych założeń. Sam Koch nie widział potrzeby w szczególny sposób podkreślania tego warunku.

Ustanowione przez Kocha postulaty były kamieniem milowym w mikrobiologii medycznej, ponieważ dzięki nim poza wszelką wątpliwością można było udowodnić, że poszczególne drobnoustroje stanowią przyczynę choroby zakaźnej. Równocześnie wpłynęły niestety na utrwalenie się w medycynie schematycznego i prostego myślenia o chorobie jako wyniku oddziaływania jednego szczególnego czynnika (tzw. jednoczynnikowa koncepcja choroby).

Jeszcze za życia Kocha zaczęły pojawiać się wątpliwości, czy w oparciu o te postulaty zawsze można wyjaśnić przyczynę choroby. Wynikały one m.in. z badań nad cholerą. Choroba ta endemicznie występowała w Indiach i podejrzewano jej bakteryjną etiologię. Gdy w 1883 r. zaatakowała Egipt, pojawiła się obawa, że może dotrzeć do Europy. Rządy europejskie wysłały do Afryki najlepszych badaczy. Prusy wysłały Roberta Kocha, Georga Gaffky’ego i Bernharda Fische’a. Dzięki zastosowaniu podłóż stałych dość szybko wyizolowali oni w czystej kulturze Vibrio cholerae ze środowiska i próbek od pacjentów. Przecinkowce spełniały pierwszy i drugi postulat Kocha. Trzeci został wypełniony przez przypadek, kiedy lekarz z ekipy francuskiej połknął bakterie i doszło u niego do rozwoju choroby. Zwierzęcy model (świnka morska) został odkryty po powrocie Kocha do Berlina w czasie wybuchu epidemii cholery w Europie w 1884 r. Okazało się jednak, że Vibrio cholerae obecne są również u osobników zdrowych (nosicielstwo), co stało w sprzeczności z wynikającym z 2. postulatu specyficznym związkiem między drobnoustrojem i chorobą.

Trudności napotkano również w odniesieniu do Plasmodium falciparum, czynnika etiologicznego malarii, nad którą również pracował Koch (uznawany jest również za ojca medycyny tropikalnej). Nie udawało się go bowiem wyizolować in vitro. Koch miał świadomość pewnych ograniczeń w wykazaniu etiologicznej roli określonego czynnika wynikających z postulatów i uważał, że jeżeli dwa pierwsze z nich są spełnione, to związek przyczynowy między czynnikiem a chorobą można jednak udowodnić.

Współczesne prace nad Vibrio cholerae i odkrycie środowiskowego rezerwuaru tych bakterii w śluzowej otoczce niebieskozielonych alg, a także wpływu na ich namnażanie się temperatury wód oceanicznych i zmian klimatycznych, pozwoliły na opracowanie biokompleksowego modelu ryzyka wystąpienia cholery. Uwzględnia on molekularne podłoże chorobotwórczości bakterii, ale również wiąże wystąpienie choroby z socjalno-bytowymi uwarunkowaniami ludzi i zmianami klimatycznymi. Późniejsze odkrycie biofilmów uświadomiło badaczom rolę w tym procesie konsorcjów drobnoustrojów czy polimikrobiologicznych kompleksów, będących swego rodzaju prototkankami, które w takiej formie uorganizowania uczestniczą w procesach patofizjologicznych. Nie zawsze przy takiej formie organizacji drobnoustrojów daje się zauważyć związki przyczynowe pomiędzy jednym gatunkiem bakterii i zakażeniem obejmującym jedną specyficzną tkankę.

Niezależnie od współczesnego spojrzenia na postulaty Kocha, jego prace nad chorobami zakaźnymi (zasady higieny, oczyszczanie wody podczas epidemii cholery w Hamburgu w 1892 r. itp.) odnoszące się do populacji dały początek epidemiologii chorób zakaźnych i rozwojowi metod im zapobiegania.

W czasach, gdy rodziła się mikrobiologia, na mapie Europy nie było Polski, nie było państwa, które stwarzałoby instytucjonalne ramy do rozwoju kultury, oświaty i nauki. Ośrodki naukowe w Warszawie i Wilnie podlegały represjom. Nieco lepiej funkcjonowały Uniwersytet Jagielloński i Uniwersytet Lwowski. Do wybitnych Polaków, twórców mikrobiologii lekarskiej na ziemiach polskich, należy zaliczyć Odo Bujwida, który, po ukończeniu studiów lekarskich na Uniwersytecie Warszawskim, odbył staże naukowe w Berlińskim Instytucie Higieny u Roberta Kocha i w Instytucie Pasteura w Paryżu. Zdobytą wiedzę i doświadczenie wykorzystał do stworzenia pracowni bakteriologicznych w Polsce. Powołał filie Instytutu Pasteura w Warszawie i Krakowie. Podjął badania nad chorobotwórczymi mikroorganizmami i wywoływanymi przez nie chorobami (m.in. nad gruźlicą, wścieklizną, promienicą) oraz zainicjował szczepienia. Wytworzył również surowice odpornościowe, m.in. przeciwko błonicy, tężcowi, czerwonce i przeciwko różycy dla potrzeb weterynarii. Wychował wielu lekarzy i mikrobiologów kontynuujących badania mikrobiologiczne. Jednym z nich był Julian Nowak. Specjalizował się w bakteriologii i po odbyciu stażu w Instytucie Pasteura w Paryżu objął Katedrę Weterynarii na Uniwersytecie Jagiellońskim (1899). Zajmował się bakteriologią lekarską i weterynaryjną. Jest odkrywcą mykoplazm i jednym z nielicznych polskich mikrobiologów cytowanym przez Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology.

Do światowej elity polskich mikrobiologów należy zaliczyć również Ludwika Hirszfelda, odkrywcę pałeczki duru rzekomego C (Salmonella paratyphi C – Salmonella hirschfeldi) i odczynu serodiagnostycznego (tzw. koaguloreakcji) wykorzystywanego do diagnozowania kiły.

1.2. Dyscypliny towarzyszące mikrobiologii medycznej

W czasach, w których rodziła się mikrobiologia, powstawało również wiele innych dyscyplin, wtedy wyraźnie z niej nie wyodrębnionych, a obecnie mających statut niezależnych nauk, np. wakcynologia, immunologia, antyseptyka czy chemioterapia.

1.2.1. Wakcynologia

Za moment narodzin wakcynologii można uznać wprowadzenie szczepień przeciwko ospie (wywołanej przez wirusa ospy prawdziwej) u ludzi za pomocą inokulacji materiałem pochodzącym ze zmian od krów chorych na ospę bydlęcą (wywoływaną przez wirusa krowianki). Ospa była straszną chorobą, atakującą ludzi od tysiącleci. Charakteryzowała się 40% śmiertelnością i prowadziła do potwornych oszpeceń poprzez pozostawianie blizn i zniekształceń na całym ciele u pacjentów, którzy chorobę przeżyli. Jeszcze w starożytnych Chinach zauważono, że osoby, które łagodnie przechorowały ospę, np. miały tylko kilka krost, stawały się odporne na nowe zakażenia. W Azji, a od XVII w. również w Europie, spostrzeżenie to wykorzystywano do wywoływania łagodnej formy ospy, specjalnie zakażając strupami pobranymi od chorych dotychczas niechorujących w celu wytworzenia odporności. Nie zawsze się to jednak udawało i prowadziło czasem do ostrej formy choroby.

Edward Jenner, jako młody chłopiec żyjący na angielskiej wsi, słyszał od dojarki, że nie musi się ona obawiać ospy, ponieważ ma ospę bydlęcą. Choroba ta manifestowała się u ludzi drobną, niegroźną wysypką na rękach, jednakże chroniła przed zachorowaniem na ospę prawdziwą. Już jako praktykujący na wsi lekarz usłyszał, że jeżeli chce mieć żonę nieoszpeconą przez ospę, powinien ożenić się z dojarką. Gdy w 1788 r. ospa pojawiła się w Anglii, Jenner wykorzystał zasłyszane opowieści do eksperymentowania na ludziach. Wykonał inokulację miejscowego chłopca materiałem pobranym z rąk dojarki, a po 8 tygodniach materiałem pobranym od osoby chorej na ospę prawdziwą. Chłopiec okazał się odporny na zakażenie, a Jenner w 1798 r. zaprezentował swoje badania Towarzystwu Królewskiemu. W 1803 r. szczepienia przeciwko ospie prawdziwej z wykorzystaniem materiału pobranego od krów wprowadzono w całej Anglii. Wkrótce Benjamin Franklin rozpowszechnił je również w Stanach Zjednoczonych. Inokulację materiałem powodującym powstawanie odporności nazwano wakcynacją, od łacińskiego vacca, czyli krowa.

Znaczący wpływ na rozwój wakcynologii miał w późniejszym okresie Pasteur. Podczas badań nad cholerą u drobiu (wywoływaną przez Pasteurella multocida) zauważył, że gdy zwierzętom podaje się osłabiony drobnoustrój (forma awirulentna), nie dochodzi do zakażenia, natomiast uzyskuje się dobrą odporność na ponowne zakażenie szczepem zjadliwym. Zdobyte doświadczenia wykorzystał w pracach nad szczepionkami przeciwko wściekliźnie i wąglikowi. W 1885 r. zastosował po raz pierwszy szczepionkę (homogenat mózgu królika zakażonego wścieklizną, inaktywowany formaliną) przeciwko wściekliźnie u 9-letniego chłopca pogryzionego przez wściekłego psa, zapoczątkowując w ten sposób erę immunizacji.

W 1882 r. Rosjanin Ilia Miecznikow dokonał pierwszych obserwacji związanych z odpornością komórkową i wprowadził termin fagocytoza, a w 1891 r. Paul Ehrlich zróżnicował odporność na bierną i czynną.

Emil von Behring i Shibasaburo Kitasato wykryli, że króliki uodparniane inaktywowaną toksyną tężcową wykazują odporność na tężec. Co więcej surowica takich zwierząt podana innym zwierzętom, np. myszom, również chroni je przed chorobą. Surowica zawierała więc antytoksynę i można było przenieść odporność w sposób bierny. Podobne badania von Behring (1890 r.) przeprowadził z toksyną błoniczą, która w formie toksoidu (zneutralizowana toksyna) służyła do uodporniania ludzi przeciwko błonicy. Léon Calmette i Camillie Guérin po kilkunastu latach pracy nad atenuacją prątków bydlęcych wynaleźli w 1921 r. pierwszą szczepionkę BCG (Bacillus Calmette-Guérin) przeciwko gruźlicy.

Znaczące osiągnięcia w światowej wakcynologii mieli również polscy badacze, tacy jak Rudolf Weigl i Hilary Koprowski. Rudolf Weigl pracował w Instytucie Biologii na Uniwersytecie Jana Kazimierza we Lwowie. Jako pierwszy na świecie zastosował szczepionkę przeciwko tyfusowi epidemicznemu wywoływanemu przez Rickettsia prowazekii. Ponieważ bakterie nie rosły in vitro, opracował oryginalną metodę ich namnażania in vivo. W tym celu wyprowadził specjalny szczep wszy, w jelitach których namnażał bakterie. Gdy ich liczba osiągała 10^7 komórek w komórce nabłonka jelitowego, wypreparowywał jelita i przygotowywał z nich zawiesinę bakterii, które inaktywował fenolem. Szczepionka dawała doskonałą odporność, jednakże z powodu trudnego wojennego okresu, podczas którego przypadł moment jej opracowania, nie była powszechnie znana na świecie. Instytut Weigla w czasie II wojny światowej dawał schronienie wielu prześladowanym i poszukiwanym przez hitlerowców wybitnym przedstawicielom polskiej kultury i nauki, a wytwarzana w nim szczepionka przez polski ruch oporu była przemycana m.in. do warszawskiego getta.

Hilary Koprowski, lekarz pracujący w Lederle Laboratories w Nutley w Stanach Zjednoczonych, uważany jest za prawdziwego ojca żywej szczepionki przeciwko poliomyelitis (znanej również jako choroba Heinego-Medina). Dokonał on pasażu szczepu wirusa polio typu drugiego u szczurów bawełnianych, a następnie podał go domózgowo małpom. Małpy nie zachorowały i nie wystąpiły u nich objawy neurologiczne. Na bazie tak atenuowanego wirusa przygotowano pierwszą partię doustnej szczepionki, którą przyjęli najpierw sami jej twórcy. Pierwsze zastosowanie szczepionki u pacjentów miało miejsce w 1950 r. Podano ją grupie zagrożonych epidemią choroby niepełnosprawnych dzieci z Litchworth Village sąsiadującej z Lederle Laboratories, które po przyjęciu szczepionki uodporniły się na polio. Wyniki badań nad uodparnianiem przeciwko poliomyelitis Koprowski przedstawił na konferencji w Hershley w Pensylwanii, na której obecny był sceptycznie nastawiony do całego przedsięwzięcia Albert Sabin (uznany później za odkrywcę tej szczepionki). W 1952 r. badacze opublikowali w „American Journal of Hygiene” artykuł na temat zastosowania po raz pierwszy u ludzi doustnej szczepionki przeciwko polio. Koprowski przekazał uzyskany przez siebie szczep wirusa Sabinowi, który wraz z Jonasem Salkiem kontynuował prace nad szczepionką. Szczepy wirusa obecnie używane w szczepionce doustnej nie mają nic wspólnego z oryginalnymi szczepami Koprowskiego i Sabina. Reprezentują one liczne pasaże oryginalnego szczepu. Hilary Koprowski opracował i wprowadził do praktyki wiele innych szczepionek przygotowanych w komórkach ssaków, a w ostatnim okresie pracy również w komórkach roślin (genetycznie modyfikowane jadalne szczepionki roślinne) jako w systemie alternatywnym.

1.2.2. Higiena i antyseptyka

Połowa XIX w. to również początki powstawania higieny, aseptyki i antyseptyki. Miano pioniera higieny można przypisać węgierskiemu lekarzowi Ignazowi Semmelweisowi. W 1844 r. rozpoczął on pracę na oddziale położniczym Głównego Szpitala w Wiedniu. Szpitale w tamtych czasach były miejscami leczenia głównie biednych ludzi i miały złą reputację. Umieralność matek z powodu gorączki połogowej i dzieci, jak można by to dziś nazwać, z powodu sepsy była bardzo wysoka. Na oddziałach chirurgicznych często dochodziło do masowych śmiertelnych zakażeń. Oczywiście były to czasy, gdy oficjalnie panowała jeszcze teoria samorództwa i nie wiedziano o roli drobnoustrojów w wywoływaniu chorób. Semmelweis miał zmysł obserwacyjny i analityczny. Spostrzegł, że gorączka połogowa występowała częściej u chorych w tej części szpitala, która służyła nauczaniu, z czym wiązało się częstsze badanie pacjentek zarówno przez lekarzy, jak i studentów. Swoje obserwacje poparł badaniami statystycznymi i wyciągnął wniosek, że to za sprawą lekarzy i studentów dochodzi do zwiększonych zachorowań. Zauważył również, że lekarze przychodzą na oddział bezpośrednio z sali sekcyjnej, w tej samej odzieży, i bez mycia rąk badają pacjentki. Zakładał, że przenoszą w ten sposób niewidzialne czynniki powodujące śmierć rodzących matek i ich dzieci. Wprowadził zasadę zmiany odzieży i mycia rąk przez lekarzy w wodzie chlorowanej przed badaniem pacjentek. Tak prosty i oczywisty z dzisiejszego punktu widzenia, a wyśmiewany przez współczesnych Semmelweisowi, zabieg spowodował, że umieralność spadła prawie o dwie trzecie.

Po obaleniu w 1865 r. przez Pasteura tezy, że choroby mogą rodzić się z powietrza, angielski chirurg Joseph Lister przyjął założenie, że można zmniejszyć liczbę śmiertelnych zakażeń, jeżeli rany zabezpieczy się opatrunkiem polewanym środkami chemicznymi. W ten sposób ograniczało się dostęp do rany bakteriom z powietrza i zabijało je. Lister wiedział, że do sterylizacji ścieków używano kwasu karbolowego, który ze względu na silny i nieprzyjemny zapach nie mógł być stosowany u chorych. Jednak po jego oczyszczeniu uzyskano środek o przyjemniejszym zapachu nazywany fenolem, którego Lister z powodzeniem używał do przemywania ran i nasączania opatrunków. Wyniki swojej pracy opublikował w 1867 r. w „The Lancet”. Odkrycie Listera w przeciwieństwie do zaleceń Semmelweisa zostało przychylnie przyjęte przez środowisko lekarskie, co zainicjowało okres antyseptyki w chirurgii.

1.2.3. Chemioterapia

Erę chemioterapii zapoczątkował niemiecki chemik Paul Ehrlich, współpracownik Kocha. Związki używane do specyficznego wybarwiania bakterii próbował wykorzystać w celu hamowania wzrostu drobnoustrojów. Poszukiwał takich połączeń związków chemicznych, które zabijałyby bakterie, nie szkodząc gospodarzowi (selektywna toksyczność). W 1881 r. odkrył, że błękit metylenowy jest skuteczny przeciwko malarii. Nie znalazł on jednak szerszego zastosowania w leczeniu tej choroby ze względu na udowodnioną wyższą skuteczność chininy. Na początku XX w., wraz z japońskim asystentem Kiyoshim Shigą, rozpoczęli badania nad zastosowaniem organicznych związków arsenu w leczeniu trypanosomozy. W doświadczeniach na myszach, prawdopodobnie wskutek niewyjaśnionego do dziś błędu, wykazali, że kwas arsanilowy jest nieskuteczny przeciwko tej chorobie. Wkrótce brytyjski bakteriolog Harold Thomas dowiódł jednak niezwykłej skuteczności arsenu przeciwko trypanosomozie u myszy.

Drugim błędem, który tym razem szczęśliwie wpłynął na zainteresowanie arsenem, było uznanie przez Fritza Schaudinna i Ericha Hoffmana krętków Treponema pallidum za pierwotniaki, dzięki czemu preparaty arsenowe można było zastosować również do leczenia kiły.

Ehrlich został pierwszym dyrektorem Instytutu George’a Speyera, powołanego w celu prowadzenia badań nad chemioterapią. W 1907 r. doszło tu do odkrycia salwarsanu, który Sahachirō Hata wykorzystał w leczeniu kiły. W 1909 r. środek ten został zastosowany u ludzi.

Kolejnym ważnym wydarzeniem, które wpłynęło na rozwój chemioterapii, było odkrycie w 1935 r. przez Gerharda Domagka antybakteryjnego działania czerwonego barwnika – prontosilu. Był on z powodzeniem stosowany w leczeniu płatowego zapalenia płuc i przyczynił się do zmniejszenia śmiertelności z powodu tej choroby o dwie trzecie. W tym samym roku francuskie małżeństwo Jacques i Thérèse Tréfouël wykazało, że aktywnym składnikiem prontosilu nie jest barwnik, lecz sulfonamid – sulfanilamid.

W 1928 r. szkocki lekarz Aleksander Fleming odkrył penicylinę. Zaobserwował on, że pleśnie Penicillium, które przerosły hodowle gronkowców na pozostawionej w laboratorium płytce Petriego, powodowały lizę bakterii. Uznał, że dzieje się tak za sprawą lizozymu znajdowanego przez niego w różnych płynach tkankowych, uwalnianego tym razem przez grzyby. Zjawisko antagonizmu między drobnoustrojami było znane od czasów Pasteura i nie wzbudzało większego zainteresowania, tym razem jednak doszło do lizy bakterii w wyniku oddziaływania grzybów, co było nowym wydarzeniem. Fleming zdawał sobie sprawę z ważności dokonanej obserwacji. Poszukując mechanizmu odpowiedzialnego za zabijanie bakterii przez grzyby, stwierdził antybakteryjną substancję w płynnej hodowli grzyba i nazwał ją penicyliną. Zastosował bogate w nią filtraty hodowli płynnej grzybów w leczeniu powierzchownych zakażeń bakteryjnych, jednak bez większego sukcesu. Niestety ani jemu, ani jego kolegom nie udało się oczyścić penicyliny. W publikacji poświęconej tej substancji stwierdził, że zabija ona m.in. gronkowce, paciorkowce i gonokoki, a nie działa lub działa bardzo słabo na Salmonella i prątki gruźlicy. Fleming brał pod uwagę lecznicze zastosowanie penicyliny i sugerował, że bakterie mogą stać się na nią oporne.

W 1939 r. René Dubos odkrył gramicydynę. Okazała się ona jednak tak toksyczna, że znalazła zastosowanie tylko w miejscowym leczeniu niektórych zakażeń powierzchownych.

Dopiero w czasie II wojny światowej Howard Florey i Ernst Chain oczyścili penicylinę i odkryli sposób uzyskiwania jej w ilości tak dużej, że można ją było zastosować w lecznictwie. Przemysłową produkcję tego leku rozpoczęto w ramach wojennego projektu z udziałem Stanów Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii. Fleming, Florey i Chain za prace nad penicyliną otrzymali Nagrodę Nobla. Momentem przełomowym w syntezie tych leków było uzyskanie w 1959 r. kwasu 6-aminopenicylinowego.

Bakteriobójcze właściwości penicyliny i wprowadzenie tego antybiotyku do lecznictwa spowodowały, że zaczęto intensywnie szukać podobnych substancji. Jeden z programów poszukiwania antybiotyków wytwarzanych przez glebowe promieniowce kierowany był przez Selmana Waksmana. W 1944 r. odkrył on streptomycynę, a później kolejne aminoglikozydy. Wkrótce pojawiły się inne antybiotyki, kolejno m.in. tetracykliny, syntetyczne antybiotyki (np. chloramfenikol), oporne na penicylinazy antybiotyki β-laktamowe i półsyntetyczne penicyliny (np. ampicylina).

Opisane powyżej substancje w większości z powodzeniem stosowane są do dziś, choć często po licznych modyfikacjach.

2 Wprowadzenie do epidemiologii chorób zakaźnych

Andrzej Zieliński

Epidemiologia chorób zakaźnych operuje pełnym arsenałem pojęć i metod epidemiologii ogólnej. Korzysta też z wyników badań innych działów epidemiologii, a szczególnie epidemiologii środowiskowej. Ma jednak swoją specyfikę i bada problemy, które w innych działach epidemiologii nie występują.

Co decyduje o specyfice epidemiologii chorób zakaźnych? Po pierwsze ich charakter zakaźny – człowiek cierpiący na chorobę zakaźną stanowi nie tylko efekt zakażenia, ale może być również źródłem zakażenia dla innych osób, dzięki temu choroby zakaźne mogą się szerzyć znacznie szybciej niż choroby wywoływane przez inne przyczyny. Po drugie choroby zakaźne charakteryzują się zdolnością do wywoływania odporności na daną chorobę po jej przechorowaniu i wiążącą się z tym możnością zapobiegania wielu z nich przez szczepienia.

Podstawą zrozumienia specyfiki epidemiologii chorób zakaźnych jest zapoznanie się z procesem zakaźnym, czyli drogą od rezerwuaru zarazka, przez źródło zakażenia, do organizmu gospodarza. Należy również znać procesy zachodzące w organizmie gospodarza – okresy wylęgania, choroby i rekonwalescencji, a także mogące występować w ich trakcie procesy wydalania czynnika zakaźnego i inne potencjalne sposoby szerzenia się infekcji.

2.1. Proces zakaźny

Podstawowe terminy:

- Rezerwuar zarazka – naturalne biologiczne środowisko (np. człowiek, zwierzę, roślina, gleba, plankton), w którym zarazek bytuje przez długi okres, zachowując swoją zjadliwość.

- Źródło zakażenia – element środowiska, z którego czynnik chorobotwórczy został przeniesiony na osobę podatną. W szczególnych przypadkach źródłem zakażenia może być rezerwuar zarazka.

- Przenosiciel (wektor) – najczęściej stawonóg (np. kleszcz, komar, pchła) przenoszący zakażenie z innego miejsca na osobę podatną. W niektórych przypadkach zarazek jest przenoszony w niezmienionej postaci, w innych (np. przy przenoszeniu malarii przez komary) w organizmie przenosiciela odbywa się część cyklu życiowego drobnoustroju. Nie jest błędem uznanie przenosiciela za źródło zakażenia.

- Nośnik zarazka – przedmiot lub materiał biologiczny zanieczyszczony przez drobnoustrój, z którego zostaje on przeniesiony na osobę podatną.

- Droga przenoszenia zakażenia – sposób przenoszenia zakażenia ze źródła na osobę podatną:

- Droga kropelkowa i droga powietrzna – przenoszenie drogą kropelkową stanowi odmianę kontaktu bezpośredniego. Występuje podczas kaszlu, kichania i mówienia, a także w trakcie wykonywania niektórych zabiegów, np. bronchoskopii czy spirometrii. Drobnoustroje przekazywane są na niewielką odległość (do 2 metrów) w stosunkowo dużych kroplach wydzieliny z jamy ustnej lub dróg oddechowych i nie pozostają dłużej w powietrzu. Przenoszenie drobnoustrojów drogą powietrzną występuje w przypadku obecności mikroorganizmów w małych cząsteczkach (5 mikronów lub mniejszych) w postaci aerozolu lub pyłu. Mogą one być zawieszone w powietrzu przez dłuższy czas. Przenoszą się czasem na większe odległości z wiatrem lub przez urządzenia techniczne, np. wentylację czy klimatyzatory.

- Droga pokarmowa – przenoszenie czynników zakaźnych wraz z przyjmowanymi pokarmami oraz wodą i napojami. Niektóre czynniki zakaźne przenoszone drogą pokarmową mogą być również przenoszone drogą fekalno-oralną na nieumytych rękach.

- Przenoszenie z naruszeniem ciągłości tkanek – dotyczy zakażeń, w których wtargnięcie zarazka wiąże się z uszkodzeniem skóry i wprowadzeniem go do płynów ustrojowych, najczęściej do krwi. Są to zakażenia przy iniekcjach, zakłuciach czy kolczykowaniu, ale także przy ugryzieniach i zranieniach. Zakażenia przenoszone przez wektory, mimo iż formalnie mogłyby być klasyfikowane w tej grupie, stanowią osobną kategorię drogi przenoszenia.

- Droga płciowa – przenoszenie zakażenia w czasie kontaktów seksualnych.

- Droga kontaktowa – przenoszenie zakażenia w bezpośredniej styczności ludzi przez zanieczyszczone drobnoustrojami ręce lub przedmioty. Zwykle warunkiem takiego zakażenia jest przeniesienie drobnoustroju na śluzówki, bowiem nieuszkodzona skóra stanowi skuteczną barierę dla większości drobnoustrojów, choć nie dla wszystkich pasożytów.

- Wrota zakażenia – miejsce wtargnięcia drobnoustroju do organizmu osoby podatnej.

- Okres wylęgania choroby – czas, jaki upływa od momentu wtargnięcia patogenu do organizmu do pojawienia się pierwszych objawów choroby.

- Okres choroby objawowej – czas, w jakim występują objawy danej choroby.

- Okres zaraźliwości – czas, w którym człowiek chory lub nosiciel może być źródłem zakażenia.

- Nosicielstwo – bezobjawowe bytowanie drobnoustrojów chorobotwórczych w organizmie człowieka lub zwierzęcia. Może występować w okresie wylęgania choroby, po wyzdrowieniu lub w czasie zakażenia bezobjawowego. Dzieli się na przejściowe i przewlekłe. Jeżeli wiąże się z wydalaniem drobnoustrojów do środowiska, określane bywa jako siewstwo.

- Kolonizacja – obecność bakterii na powierzchni ciała (np. na skórze, w jamie ustnej, jelitach i drogach oddechowych), bez powodowania choroby u człowieka. Kolonizacja stanowi rozszerzenie pojęcia nosicielstwa na drobnoustroje niechorobotwórcze.

- Epidemia – pojawienie się nowych zachorowań lub przyrost ich liczby w określonej populacji w określonym czasie znamiennie przekraczający wielkości oczekiwane na podstawie obserwacji w okresie poprzedzającym.

- Ognisko epidemiczne – lokalna epidemia o małym zakresie. Przykładami ognisk epidemicznych są zakażenia pokarmowe występujące w czasie przyjęć lub u klientów jednego punktu handlowego oraz liczne zakażenia ograniczone do pojedynczych instytucji medycznych czy hoteli.

Interakcja między drobnoustrojem i organizmem żywiciela rozpoczyna się w momencie zakażenia. Zależnie od wrót zakażenia i rodzaju drobnoustroju znajduje on sobie narząd lub tkankę, w której się rozmnaża. Organizm rozpoznaje wtargnięcie obcej struktury i mobilizuje własny układ immunologiczny do walki z intruzem. Samo działanie drobnoustroju i walka z nim w początkowym stadium, zwanym okresem inkubacji choroby, nie musi dawać jeszcze objawów chorobowych. Kiedy jednak się one pojawią, występuje okres objawowy, trwający do momentu wyzdrowienia. Nie zawsze przejścia od jednego okresu do drugiego mają charakter wyraźny, ostro zaznaczony. Niekiedy pełnoobjawowa choroba jest poprzedzona okresem prodromalnym, gdy stwierdza się pierwsze, stosunkowo niewielkie dolegliwości, które nie stanowią choroby w pełnym tego słowa znaczeniu. Podobnie zakończenie choroby rzadko następuje nagle. Często po ustąpieniu choroby trwa, już bez wyraźnych jej objawów, okres rekonwalescencji, gdy osoba, która przebyła chorobę, powoli odzyskuje sprawność. Nie zawsze też sprawność zostaje w pełni odzyskana. Następstwem wielu chorób mogą być trwałe uszkodzenia układów lub narządów prowadzące do utrzymującej się niepełnosprawności, mimo iż proces chorobowy, który je spowodował, dawno się zakończył. Przykłady stanowią porażenia po poliomyelitis czy kardiomiopatie będące następstwem zapalenia mięśnia sercowego w następstwie zakażeń wirusowych.

W analizie epidemiologicznej ważna jest wiedza na temat zaraźliwości chorób oraz okoliczności, w jakich dochodzi do zakażenia. Ma to zasadnicze znaczenie dla oceny ryzyka szerzenia się choroby w populacji i stanowi podstawę dla podejmowania działań zapobiegawczych. W przypadku chorób przenoszących się w bezpośrednich kontaktach między ludźmi ważne jest, aby określić okres zaraźliwości. Na przykład wirus odry jest wydalany ze śluzówek nosogardzieli od 1 do 3 dni przed pojawieniem się gorączki i kaszlu (na 5 dni przed pojawieniem się wysypki). W tym czasie osoba zakażona jest zaraźliwa dla ludzi podatnych z otoczenia. Odmiennie, ciężki ostry zespół oddechowy (SARS, ang. severe acute respiratory syndrome) okazał się zaraźliwy tylko w okresie objawowym.

W przypadku niektórych chorób okres zaraźliwości jest krótszy od okresu objawowego, w innych wychodzi poza okres choroby. W takich przypadkach mówi się o nosicielstwie, np. po przebyciu duru brzusznego. Inny rodzaj nosicielstwa występuje, gdy zakażenie ma charakter bezobjawowy, ale bywa źródłem objawowych zakażeń klinicznych, np. nosicielstwo meningokoków.

Choroby przenoszone drogą kropelkową lub w kontakcie bezpośrednim mogą szerzyć się na wszystkich szerokościach geograficznych, choć sprawniej przy określonych warunkach klimatycznych i w niektórych porach roku. Jednak raczej nie przez bezpośredni wpływ słoty i niskich temperatur, lecz dlatego, że zimna aura sprzyja gromadzeniu się ludzi w zamkniętych pomieszczeniach i przez to dochodzi do bliższych między nimi kontaktów.

Warunki szerzenia się chorób przenoszonych przez wektory to występowanie rezerwuaru zarazka i bytowanie wektorów na danym obszarze. Przykładowo w Polsce od wielu lat nie ma rodzimych przypadków malarii, mimo iż występują w naszym kraju komary zdolne przenosić tę chorobę, jednak pojedyncze sytuacje zawleczeń malarii z innych krajów nie wystarczą do ustabilizowania się rezerwuaru zarazka. W przypadku innych chorób przenoszonych przez wektory (chikungunya, krymsko-kongijska gorączka krwotoczna) Polska występuje poza zasięgiem przenoszących je wektorów. W sytuacjach, gdy lekarz ma do czynienia z ciężką chorobą zakaźną zawleczoną do kraju, taka wiedza pozwala w chwili potwierdzenia czynnika zakaźnego niemal natychmiast ocenić zagrożenie szerzeniem się tej choroby w populacji lokalnej. Informacja, skąd przybyła osoba zakażona, stanowi ważną wskazówkę dla określenia priorytetów diagnostycznych i wykonania badań w kierunku chorób obecnych na tamtym obszarze.

Drogą pokarmową jest przenoszonych wiele chorób bakteryjnych, wirusowych i pasożytniczych. Wraz z rozwojem przemysłu spożywczego oraz udoskonalaniem metod przechowywania i transportowania żywności uzyskano możliwości skutecznego zapobiegania wielu spośród tych zakażeń. Jednocześnie masowość produkcji i przechowywania sprawiła, że łamanie zasad sanitarnych w tym sektorze gospodarki miewa o wiele większy zasięg niż dawniej. Imprezy masowe i zgromadzenia towarzyskie połączone ze spożywaniem potraw dodatkowo zwiększają prawdopodobieństwo wystąpienia ognisk zakażeń pokarmowych. Zwalczanie tych zakażeń wymaga skrupulatności i stanowczości nadzoru sanitarnego, a także sprawnych działań epidemiologicznych przy wykrywaniu źródeł i zwalczaniu ognisk zatruć pokarmowych. Należy też pamiętać, że wiele z tych zachorowań nie ma związku z przemysłem spożywczym ani ze zbiorowym żywieniem, ale zależy od niewłaściwego przechowywania żywności i niedostatecznej higieny przyrządzania potraw w gospodarstwach domowych.

Choroby przenoszone drogą naruszenia ciągłości tkanek nie mają jednolitego charakteru i różnią się znacznie zarówno jeśli chodzi o rezerwuary zarazków, jak i możliwość zapobiegania im przez szczepienia oraz rolę indywidualnych zachowań w ich występowaniu. Wcześniej wiele z tych zakażeń, szczególnie dotyczyło to zakażeń wirusami zapalenia wątroby (HBV i HCV), było wynikiem niewłaściwej sterylizacji sprzętu szpitalnego i dentystycznego. W grupie osób przyjmujących dożylne środki odurzające podstawowym sposobem zakażenia było dzielenie się igłami i strzykawkami. Dla rzadkich przypadków tężca były to rany zabrudzone ziemią, a w przypadku całkowicie niemal wyeliminowanej wścieklizny, ukąszenia lub kontakt ze śliną zakażonych zwierząt. Różne są też sposoby zapobiegania tym zakażeniom. Mogą to być szczepienia (WZW B, tężec) albo przestrzeganie zasad sterylizacji i dezynfekcji sprzętu wielokrotnego użytku oraz używanie sprzętu jednorazowego w opiece szpitalnej (WZW C), czy też dostarczanie takiego sprzętu czynnym narkomanom, jeśli nie znajdują oni sposobu na pozbycie się nałogu. Skutecznym sposobem zapobiegania wściekliźnie jest szczepienie psów i eliminowanie rezerwuarów wśród zwierząt dzikich przez rozrzucanie szczepionki w ich siedliskach.

W stosunku do chorób przenoszonych drogą płciową, a także do innych chorób, których szerzenie się zależy od określonych działań ludzkich, jedyną znaną obecnie możliwością profilaktyki jest uświadamianie społeczeństwu konsekwencji ryzykownych zachowań w połączeniu z innymi działaniami z dziedziny promocji zdrowia.

Wiele chorób może być przenoszonych na różne sposoby. Zakażenia HIV (ang. human immunodeficiency virus, ludzki wirus upośledzenia odporności) szerzą się na drodze płciowej, przez dzielenie się igłami, a mogą być też przekazywane dziecku przez matkę na drodze wertykalnej. Podobnie jest z wirusowymi zapaleniami wątroby. Dlatego zapobieganie chorobom zakaźnym powinno uwzględniać różnorodność mechanizmów ich przenoszenia. Należy przy tym pamiętać, że tylko nielicznych chorób zakaźnych nie da się przenieść na nieumytych rękach zanieczyszczonych drobnoustrojem chorobotwórczym, jeżeli zostanie on przeniesiony na błony śluzowe lub uszkodzoną skórę w bezpośrednim kontakcie.

2.2. Szerzenie się chorób zakaźnych w populacji

Gwałtowny epidemiczny wzrost liczby zachorowań w populacji jest łatwy do zaobserwowania bez wyszukanych narzędzi epidemiologicznych. Jeśli zmiany zachodzą wolniej, aby uzyskać informacje o różnicach w zapadalności, należy odwołać się do danych nadzoru epidemiologicznego. Ma on za zadanie bieżące i systematyczne zbieranie, analizę i interpretację danych zdrowotnych niezbędnych do planowania, wdrażania i oceny działań z dziedziny zdrowia publicznego. Na podstawie danych nadzoru epidemiologicznego uzyskuje się dokładniejszy obraz występowania chorób zakaźnych, ich sezonowości oraz krótkotrwałych i wieloletnich trendów czasowych. Opis epidemiologiczny zawiera dane co do czasu i miejsca zachorowań oraz osób, które zachorowały, ich płci i wieku. Informacje te, wraz z uwzględnieniem przez nadzór umieralności i odsetka hospitalizacji, dają podstawowe rozeznanie w wadze problemu, jaki dana choroba zakaźna powoduje.

W celu przybliżonego przewidywania zagrożeń związanych z występowaniem chorób zakaźnych w przyszłości wprowadzane są modele matematyczne szerzenia się zakażeń w populacji. Zawsze stanowią one pewne uproszczenie rzeczywistej sytuacji, niemniej jednak umożliwiają opis szerzenia się zakażeń lub ich wygasania z uwzględnieniem współoddziaływania wielu czynników o różnej roli i charakterystyce. Intuicyjne ujęcie tych zależności jest praktycznie niemożliwe. Jeden model nie pasuje też do wszystkich chorób. Uwzględnienie specyfiki modelowanej choroby jest podstawowym wymogiem w dopasowywaniu modelu do rzeczywistości. W najprostszym ujęciu model „podatny, zakażony, wyleczony” (ang. susceptible, infected, recovered, SIR) opiera się na prostym podziale na osoby podatne, zakażone i wyleczone przy założeniu, że wyleczeni są odporni, a chorzy mogą być źródłem zakażenia podatnych. Przy takich założeniach pojawienie się osoby chorej (zaraźliwej) w populacji osób podatnych powoduje narastanie liczby zachorowań. W miarę trwania epidemii chorzy i ozdrowieńcy nie mogą już zachorować, więc wzrasta liczba odpornych na zakażenie. Konsekwencją tego jest coraz wolniejszy przyrost zakażeń, aż do stabilizacji liczby zakażonych i wreszcie spadku ich liczby, przy stałym spadku liczby osób podatnych i wzroście liczby osób odpornych, co wiąże się z wygaszeniem epidemii. Jednak nie wszystkie choroby zakaźne dają trwałą odporność po przechorowaniu. Ponadto przyjmowanie populacji o stałej liczbie członków stanowi duże uproszczenie ze względu na migracje, urodzenia i zgony. Dlatego tworzone są modele uwzględniające te zależności.

Osobne sposoby modelowania są wymagane w stosunku do chorób przenoszonych na drodze pokarmowej, płciowej i przez wektory. W tym ostatnim przypadku istotne są dane dotyczące rozpowszechnienia zarazka w jego rezerwuarze zwierzęcym lub ludzkim, a także wielkość populacji wektorów przenoszących zarazki i ich dostęp do ostatecznych żywicieli. Analiza roli rozpowszechnienia komarów w szerzeniu się malarii doprowadziła brytyjskiego epidemiologa Ronalda Rossa do sformułowania w 1908 r. „twierdzenia komarowego” (Ross’ mosquito theorem), w którym wykazał, że do szerzenia się malarii potrzebne jest odpowiednio duże zagęszczenie komarów. Jego odkrycie stanowiło podstawę do wprowadzenia pojęcia progu odporności zbiorowiskowej, który określa odsetek osób uodpornionych (sztucznie lub naturalnie) w populacji konieczny do tego, aby zapadalność zaczęła się zmniejszać.

Ważnym wskaźnikiem szybkości szerzenia się chorób zakaźnych jest podstawowa liczba odtwarzania (ang. basic reproductive number, R_0), czyli średnia liczba osób zakażonych przez jedną zaraźliwą osobę w populacji składającej się z osób podatnych. Jej wielkość zależy od częstości kontaktów, w wyniku których może dojść do zakażenia, oraz od prawdopodobieństwa zakażenia przy pojedynczym kontakcie. Liczba odtwarzania maleje wraz ze wzrostem odsetka osób odpornych, gdyż wtedy zmniejsza się prawdopodobieństwo, że kontakt osoby zaraźliwej następuje z osobą podatną. Jeśli jej wartość przekracza 1, liczba osób zakażonych rośnie, gdy osiągnie wartość 1, następuje przełom w epidemii i liczba osób zakażonych przestaje się zwiększać, a przy wartości poniżej 1 zaczyna maleć.

2.3. Epidemiologia opisowa i analityczna

Rozróżnienie epidemiologii opisowej i analitycznej odzwierciedla podział badań epidemiologicznych na ograniczające się do oceny rozpowszechnienia chorób w populacji i te, których przedmiotem jest badanie związku cech. W przypadku epidemiologii chorób zakaźnych typowym przykładem epidemiologii opisowej jest nadzór epidemiologiczny nad chorobami zakaźnymi [patrz 2.5]. Opis epidemiologiczny danych nadzoru przedstawia zapadalność w kategoriach wieku i płci, a czasem również rozkład terytorialny zachorowań, zapadalność w miastach i na wsi czy odsetek hospitalizacji i zgonów, dający rozeznanie co do ciężkości choroby. Systematycznie prowadzony nadzór epidemiologiczny pozwala wzbogacić opis epidemiologiczny o wykazanie krótko- i długoterminowych trendów zapadalności.

Cennym uzupełnieniem badań zapadalności są badania chorobowości lub odsetka osób, które przebyły daną chorobę. Dane takie uzyskuje się z badań przekrojowych, których przykład stanowią przeglądy serologiczne, czyli wykrywanie obecności przeciwciał w surowicy krwi osób, które przebyły chorobę.

Opis epidemiologiczny poza częstością występowania chorób może dotyczyć także innych zdarzeń związanych ze zdrowiem, np. poziomu zaszczepienia poszczególnych grup wiekowych.

Podstawowym typem badania analitycznego jest badanie kohortowe, w którym porównuje się zapadalność w dwóch kohortach o różnym stopniu lub rodzaju narażenia. Jednak by był spełniony warunek porównywalności tych kohort, osoby do nich zaklasyfikowane poza narażeniem powinny różnić się między sobą jak najmniej. Jeżeli badani są dobierani według narażenia (ekspozycji), które wystąpiło w sposób niezależny od oceniającego, mówi się o badaniu obserwacyjnym. Natomiast w sytuacji, gdy ekspozycja została wywoływana przez badacza, o badaniu eksperymentalnym. Oczywiście ekspozycja w badaniu eksperymentalnym nie może być z założenia szkodliwa dla badanego.

Efekt ekspozycji w badaniu kohortowym jest mierzony przez porównanie zapadalności w obu kohortach, np. przez odjęcie od zapadalności w kohorcie narażonych zapadalności w kohorcie nienarażonych. Ta różnica zapadalności stanowi miarę przyrostu zapadalności pod wpływem narażenia. Innym parametrem jest stosunek zapadalności, który dostarcza informacji o tym, ile razy narażenie zwiększa zapadalność na daną chorobę lub zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia innego niż choroba efektu narażenia będącego przedmiotem badania. O ile stosunek zapadalności jest miarą siły związku między narażeniem a efektem, to różnica zapadalności wskazuje na wielkość zagrożenia dającą się zmierzyć liczbą nowych, zależnych od narażenia przypadków w populacji. Stosunek zapadalności jest określany też jako stosunek ryzyka lub ryzyko względne. Natomiast różnica zapadalności bywa nazywana inaczej różnicą ryzyka lub ryzykiem przypisanym.

Relacja między narażeniem a efektem niemal nigdy nie jest ściśle specyficzna. Często dany efekt może być wywołany przez wiele różnych czynników. Bywa też, że określony czynnik narażenia zwiększa ryzyko powstania wielu różnych efektów. Poza tym wiele chorób rozwija się w warunkach jednoczesnego działania wielu różnych czynników narażenia. Teoria bakteryjna chorób zakaźnych odwróciła na wiele lat uwagę od istotnych czynników środowiskowych i predyspozycji osobniczych wpływających na powstanie choroby. Nawet tak swoisty czynnik zakaźny jak Mycobacterium tuberculosis zakaża wiele osób, które pozostają zdrowe. Osoby, które chorują, mają często sprzyjające zachorowaniu cechy wrodzone lub są bardziej podatne w związku z trwałym lub przejściowym obniżeniem odporności.

2.4. Badania przyczynowości w epidemiologii

Epidemiologia nie może obejść się bez określania przyczyn powstawania chorób, bowiem wiedza ta stanowi podstawę profilaktyki i leczenia. Wszędzie tam, gdzie jest to możliwe, działania profilaktyczne powinny być nakierowane na usuwanie przyczyn chorób lub przynajmniej na łagodzenie ich wpływu na organizm ludzki. Badania, które pozwalają określić przyczyny chorób, wskazują też sposoby zapobiegania ich rozwojowi.

Istotną trudność w tym podejściu stanowi fakt, że, jak to podkreślono wyżej, rzadko w medycynie stwierdza się wyraźną pojedynczą i swoistą przyczynę choroby, a raczej splot różnych okoliczności. Czynniki środowiskowe i osobnicze, w tym genetyczne, działając oddzielnie, zwykle nie są w stanie wywołać efektu chorobowego, ale sama ich obecność powoduje wzrost prawdopodobieństwa jego powstania. Poza tym między czynnikami mogą zachodzić interakcje, co dodatkowo utrudnia badania. Przypisywanie odpowiedniego ryzyka rozwoju choroby poszczególnym czynnikom stanowi jedno z najpoważniejszych wyzwań stojących przed epidemiologią analityczną. Przybliżone rozwiązania tego problemu uzyskuje się z wykorzystaniem stratyfikacji badanej próby, czyli dzielenia jej na mniejsze zbiory, z których jedne zawierają daną zmienną, a inne nie, lub stosując specjalne metody wieloczynnikowej analizy statystycznej.

W badaniu zależności między czynnikami ekspozycji a efektem końcowym może powstać problem nieuchronności tego efektu, np. zgonu w chorobie o stuprocentowej śmiertelności. W takich przypadkach rozwiązaniem jest analiza czasu, jaki upływa od zadziałania danego czynnika do wystąpienia efektu. Wydłużenie czasu przeżycia stanowi wtedy miarę skuteczności efektu pozytywnego, a jego skrócenie – efektu negatywnego.

Poszukiwanie przyczyn lub czynników ryzyka jest wiarygodne wtedy, gdy zastosuje się taki typ badania, w którym zarówno narażenie (lub jego brak), jak i chorobę przypisuje się poszczególnym uczestnikom badania. Jeżeli jednak stosuje się badania korelacji między ekspozycją i efektem tylko na podstawie ich rozpowszechnienia w różnych populacjach, nie ma gwarancji, że ekspozycja dotyczy tych samych osób co choroba. Przykład tego rodzaju błędnego rozumowania stanowi głoszona przez przedstawicieli ruchów antyszczepionkowych teza, że autyzm jest wywołany szczepieniem przeciwko odrze, śwince i różyczce (ang. measles-mumps-rubella, MMR), bo w miarę przyrostu liczby dzieci zaszczepionych wzrastała liczba przypadków autyzmu. Z takich badań nie wynika jednak, że na autyzm częściej chorują dzieci zaszczepione niż niezaszczepione. Podobne rozumowanie nosi nazwę błąd ekologiczny (ecological fallacy) i ma bardzo złą opinię wśród epidemiologów. Opisane badania pozwalają na stawianie hipotez, ale nie umożliwiają ich sprawdzania.

Poprawnie przeprowadzone badanie epidemiologiczne, na reprezentatywnych, odpowiednio licznych i niedobranych stronniczo grupach, stanowi mocną przesłankę do powiązania przyczyn i skutków, ale nie jest w pełni wystarczające. Dlatego należy dołączyć dodatkowe kryteria, które pozwalają uprawdopodobnić związek przyczynowy. Autorem ważnej listy kryteriów przyczynowości był wybitny epidemiolog brytyjski Austin Bradford Hill. Kryteria Hilla przedstawiono poniżej:

1. Następstwo czasowe – przyczyna musi poprzedzać skutek.

2. Siła związku statystycznego.

3. Zależność dawka-odpowiedź. Tam gdzie narażenie może być stopniowalne, wykazanie, iż silniejsze narażenie daje wyraźniejszy lub częściej występujący skutek jest mocnym wskazaniem na powiązanie przyczynowe.

4. Powtarzalność wyników w różnych badaniach przeprowadzanych w nieco odmiennych warunkach.

5. Zgodność z wcześniejszą, ugruntowaną wiedzą o mechanizmach patologicznych.

6. Rozpatrzenie innych możliwych wyjaśnień i ich negatywna weryfikacja.

7. Potwierdzenie w badaniach eksperymentalnych, jeśli jest możliwe.

8. Specyficzność przyczyny i skutku zwiększa wiarygodność związku, ale brak specyficzności nie uprawnia do jego odrzucenia.

9. Analogia z innymi znanymi i ugruntowanymi zależnościami jest najsłabszym i najbardziej zawodnym kryterium.

2.5. Nadzór epidemiologiczny

Nadzór epidemiologiczny oznacza systematyczne zbieranie, analizę i interpretację danych o zachorowaniach lub innych zdarzeniach związanych ze zdrowiem w celu wykorzystania ich do planowania, wdrażania i oceny działań z dziedziny zdrowia publicznego.

Początki nadzoru epidemiologicznego sięgają XVII wieku. Z jednej strony wywodzi się on z prób ustalenia zagrożeń dla zdrowia na podstawie przyczyn zgonów określanych w prowadzonych systematycznie rejestrach, z drugiej z obowiązku zgłaszania nowych zachorowań w obawie przed zawleczeniem do danego kraju epidemii. W swej współczesnej, ale bardzo jeszcze niedoskonałej formie, nadzór epidemiologiczny został wprowadzony w Anglii i Prusach w XIX wieku. Od tego czasu różne systemy rozpowszechniły się w innych krajach, stale poszerzając rozeznanie badaczy w globalnej sytuacji epidemiologicznej. Obecnie oprócz chorób zakaźnych nadzorem objęte są również m.in. choroby serca i nowotwory. W dziedzinie chorób zakaźnych istotne wzbogacenie nadzoru epidemiologicznego stanowi włączenie do niego zakażeń związanych z opieką medyczną, czyli zakażeń szpitalnych.

Podstawowe cele nadzoru epidemiologicznego to:

- ocena wielkości problemu dla zdrowia publicznego;

- przedstawienie historii naturalnej chorób;

- wykrywanie epidemii;

- dokumentowanie rozmieszczenia i szerzenia się chorób;

- stwarzanie warunków do badań epidemiologicznych i laboratoryjnych;

- monitorowanie zmian w czynnikach zakaźnych;

- wykrywanie zmian w zachowaniach prozdrowotnych;

- planowanie działań z dziedziny zdrowia publicznego;

- ocena stanu zdrowia społeczeństwa;

- określenie priorytetów zdrowia publicznego: stopień zagrożenia ze strony poszczególnych chorób, miejsca geograficzne szczególnych zagrożeń, szczególnie narażone grupy osób;

- ocena skuteczności działań w zakresie zdrowia publicznego, np. efekty działań w zakresie zwalczania chorób, w tym programów szczepień;

- badania naukowe.

Istniejące systemy nadzoru epidemiologicznego nie zawsze są w stanie sprostać tym wszystkim wyzwaniom. Podstawowe atrybuty dobrego nadzoru pidemiologicznego to:

- duża czułość – znaczny odsetek chorób zgłoszonych z występujących w populacji (niska czułość jest problemem wielu systemów); na ostateczną czułość nadzoru składają się odsetek osób, które zachorowały na daną chorobę i zgłosiły się do lekarza, odsetek prawidłowych rozpoznań choroby oraz odsetek przypadków zgłoszonych spośród rozpoznanych; ważne jest również to, aby wśród osób zgłoszonych było jak najmniej rozpoznań danej choroby u osób zdrowych lub chorych na inną chorobę, czyli przypadków fałszywie dodatnich;

- punktualność – niezgłaszanie chorób z opóźnieniem;

- kompletność – zgłoszenia zawierają wszystkie dane wymagane przez nadzór;

- elastyczność – możliwość dostosowania systemu do zmian, m.in. wskutek pojawienia się nowych chorób, zmiany w zapadalności lub społecznej roli poszczególnych zakażeń, czy zakresu informacji uzyskiwanych na temat każdego przypadku;

- prostota – łatwość obsługi systemu;

- akceptowalność – dobre przyjęcie przez osoby zgłaszające choroby i personel epidemiologiczny obsługujący system.

Nadzór epidemiologiczny, w którym rola epidemiologa sprowadza się do przyjmowania zgłoszeń, ich oceny i zestawiania w formie raportów, jest nadzorem biernym. W nadzorze czynnym epidemiolog nie czeka, aż choroba zostanie do niego zgłoszona, lecz podejmuje działania mające na celu znalezienie nowych przypadków choroby. Nadzór czynny jest o wiele bardziej czasochłonny i droższy, ale ma o wiele większą czułość. Bywa stosowany w opracowaniu ognisk epidemiologicznych, gdy konieczne jest szybkie dotarcie do osób narażonych, aby skompletować listy chorych i zdrowych na potrzeby analizy epidemiologicznej.

W przypadku zakażeń szpitalnych, a szczególnie w zwalczaniu ognisk epidemicznych, wielką rolę odgrywają laboratoria mikrobiologiczne dostarczające szczegółowej wewnątrzgatunkowej identyfikacji drobnoustrojów, pozwalającej na prześledzenie źródeł i dróg szerzenia się zakażeń. Często do identyfikacji drobnoustrojów dla celów epidemiologicznych stosowane są metody genetyczne, co pozwala zaliczyć takie dochodzenia do epidemiologii molekularnej.

W przypadku nadzoru epidemiologicznego nad zakażeniami szpitalnymi wprowadzenie elementów nadzoru czynnego jest zwykle konieczne ze względu na niską czułość zgłoszeń przez lekarzy i różnice w kompletności danych związane z osobą lekarza czy nawałem innych zajęć.

W nadzorze czynnym nad zakażeniami szpitalnymi, który jest prowadzony przez wyznaczone osoby, można wprowadzić uporządkowanie polegające na wskazaniu elementów dokumentacji i źródeł informacji, które prowadzący nadzór musi obowiązkowo sprawdzić. Tak prowadzony nadzór, choć bardziej pracochłonny, może dać wyniki o znacznie wyższej czułości i z dokładniejszym opisem, które łatwiej porównywać między oddziałami i szpitalami. Poniżej przedstawiono zestawienie pochodzące ze szpitali amerykańskich, które podaje orientacyjną czułość nadzoru nad zakażeniami szpitalnymi w zależności od źródła informacji stanowiącej punkt wyjścia dla rozpoznania zakażenia szpitalnego:

- raporty lekarzy prowadzących – 14–34%;

- analiza kart gorączkowych – 47–56%;

- analiza zużycia antybiotyków – 48–81%;

- raporty mikrobiologiczne – 33–81%;

- przeglądanie historii chorób – 74–96% (najwyższe wyniki uzyskano w szpitalu, w którym funkcjonował specjalnie przeszkolony zespół z epidemiologiem w składzie).

Prócz pierwszej pozycji, która należy do nadzoru biernego i charakteryzuje się najniższą czułością, wszystkie pozostałe wymagają czynnego sprawdzania dokumentacji medycznej.

Pierwszym krokiem po zdefiniowaniu zakażenia szpitalnego przez podanie kryteriów odróżniających zakażenia nabyte w instytucji opieki medycznej od nabytych w środowisku i tylko ujawnionych po przyjęciu do jednostki jest, przy tworzeniu systemu nadzoru epidemiologicznego nad zakażeniami szpitalnymi, przygotowanie szczegółowych definicji zakażeń, które mają podlegać raportowaniu. Odpowiednio sporządzony zbiór definicji powinien jednocześnie stanowić podstawę do klasyfikacji zakażeń ze względu na zajęty układ lub narząd i/lub drobnoustrój wywołujący. Istnieje wiele takich definicji/klasyfikacji, z których jedną z najlepiej opracowanych jest klasyfikacja amerykańskiego systemu nadzoru nad zakażeniami szpitalnymi (National Nosocomial Infection Surveillance Study, NNISS).

Przy badaniu rozpowszechnienia zakażeń szpitalnych istotne jest odniesienie ich do odpowiedniej populacji, czyli grupy pacjentów danego szpitala czy oddziału, albo osób poddawanych tego samego rodzaju zabiegom lub procedurom diagnostycznym. Te odniesienia powinny zostać uwzględnione w miarach epidemiologicznych stosowanych w analizie częstości występowania zakażeń. Dobrze opracowany i rzetelnie stosowany system miar pozwala na porównania częstości występowania zakażeń różnych typów w różnych instytucjach opieki medycznej i w ich oddziałach.

Poniżej podano przykłady miar epidemiologicznych do zastosowania w ocenie występowania zakażeń szpitalnych:

- ogólna częstość zakażeń = liczba zakażeń/100 wypisów ze szpitala;

- częstość zakażeń danego typu = liczba zakażeń danego typu/100 wypisów ze szpitala;

- gęstość zapadalności = liczba zakażeń/1000 osobodni pobytu w szpitalu;

- ryzyko zakażenia ran pooperacyjnych = liczba zakażeń ran pooperacyjnych/liczba zabiegów operacyjnych;

- ryzyko zakażenia cewnika (określonego typu) = liczba zakażeń/sumaryczna liczba dni pozostawania cewnika w miejscu.

Wyższą porównywalność zapewniają miary odnoszące się do specyficznych oddziałów, a nie zbierające dane z jednostek o różnym profilu. Należy jednak pamiętać, że przesadne dążenie do specyficzności miar zmniejsza liczebność zakażeń spełniających założone kryteria i może utrudnić uzyskanie oczekiwanej znamienności w statystycznych testach porównawczych.

Nie wszystkie miary używane w nadzorze nad zakażeniami szpitalnymi muszą bezpośrednio odnosić się do zakażeń. Można też sprawdzać częstość stosowania procedur, o których wiadomo, iż mogą być źródłem zakażeń. Przykładowo: wykorzystanie cewników moczowych = suma dni pozostawania cewnika w pęcherzu/liczba osobodni pobytu pacjentów w szpitalu.

Nadzór epidemiologiczny nad zakażeniami szpitalnymi nie powinien być działaniem oderwanym od codziennej praktyki szpitalnej. Musi zostać silnie zintegrowany z systemem zwalczania zakażeń szpitalnych i służyć mu za źródło informacji o miejscach występowania najważniejszych zagrożeń, które powinny stanowić priorytety w celowanym zapobieganiu zakażeniom i ich zwalczaniu.